Luận án Nghiên cứu quá điện áp sét và bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện

23) 
 A 2 
 Thay (2.15) vào (2.19), ta được số lần sét đánh trực tiếp WT trung bình hàng 
năm: 
 2 IC ( A ) 300 
 N N C .10 6 r 2 2r w( ) f I dI r 2 2r w( ) f I dI f ( )d (2.24) 
 g d 1 1 A 2 2 A A A
 0 3 IC ( A ) 
 Công thức (2.24) cho ta thấy, số lần sét đánh trực tiếp WT phụ thuộc đồng thời 
các yếu tố sau: 
 - Mật độ sét trung bình năm Ng tại khu vực lắp đặt WT; 
 - Xác suất xuất hiện biên độ dòng điện sét trong các phóng điện sét; 
 - Sự biến thiên chiều cao của WT (theo dài cánh Hb và vị trí cánh chuyển động); 
 - Địa hình lắp đặt WT. 
 Khác với phương pháp IEC, phương pháp EGM xét đến xác suất xuất hiện dòng 
điện sét và chiều cao h của WT thay đổi phụ thuộc vào vị trí cánh chuyển động nên 
việc tính toán phức tạp hơn. Tuy nhiên, điều này có thể dễ dàng khắc phục do ngày 
nay có sự trợ giúp của máy tính. Lưu đồ thuật toán giúp xác định số lần sét đánh trực 
tiếp WT trung bình hàng năm thực hiện trên máy tính theo phương pháp EGM được 
trình bày ở hình 2.5. 
 49 
 Bắt đầu 
 Dữ liệu: Hb, Ht 
 Ng, β, Cd 
 0 ≤ θA ≤ 2π 
 3 ≤ I ≤ 300 
 Đúng r = 10.I0,65 
 I ≤ IC 
 Sai 
 In kết quả 
 Kết thúc 
 Hình 2.5. Lưu đồ thuật toán xác định số lần sét đánh trực tiếp WT theo phương pháp EGM 
2.4. XÁC ĐỊNH SỐ LẦN SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TUA BIN GIÓ LẮP 
ĐẶT TẠI CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ VIỆT NAM 
 Tính đến năm 2012, Việt Nam có 48 dự án điện gió đã đăng ký tập trung tại 13 
tỉnh thành từ Bắc vào Nam với tổng công suất 4.926MW. Cụ thể về khu vực, số lượng 
và công suất các dự án điện gió đã đăng ký trên lãnh thổ Việt Nam được tổng hợp 
trong bảng 2.2 [9]. 
 50 
 Bảng 2.2. Khu vực, số lượng và công suất các dự án điện gió đăng ký tại Việt Nam [9] 
 Tổng 
 Khu vực dự án đăng ký Số dự 
TT công suất 
 án 
 Tỉnh Huyện (MW) 
 1 Lạng Sơn Mẫu Sơn 01 200 
 2 Bình Định TP Quy Nhơn 03 251 
 Ninh Phước, An Hải, Thuận An 04 447,5 
 3 Ninh Thuận Thuận Nam, Thuận Bắc, Bắc Ái, Ninh 
 09 620 
 Sơn 
 Tp. Phan Thiết, Hàm Tân, Hàm Thuận 
 04 251 
 Bắc, Hàm Thuận Nam 
 4 Bình Thuận Đảo Phú Quý 01 6 
 Bắc Bình 05 1.080 
 Tuy Phong 04 260 
 5 Gia Lai TP Pleiku 01 40,5 
 6 Lâm Đồng Đức Trọng 01 300 
 7 Bà Rịa - Vũng Tầu Côn Đảo 03 118 
 8 Tiền Giang Gò Công Đông 01 100 
 9 Bến Tre Thạnh Phú, Ba Tri 02 280 
 10 Trà Vinh Duyên Hải 02 123 
 11 Sóc Trăng Vĩnh Châu 04 450 
 12 Bạc Liêu TP Bạc Liêu 01 99 
 13 Cà Mau Đầm Dơi, Ngọc Hiển 02 300 
 Tổng cộng: 48 4.926 
 Việt Nam nằm ở tâm giông sét Châu Á, một trong ba tâm giông sét hoạt động 
 2
mạnh trên thế giới. Mật độ sét trung bình năm Ng có trị số từ 1,4 ÷ 14 lần/km /năm 
phụ thuộc vùng lãnh thổ. Mật độ sét tại các quận huyện của 64 tỉnh thành phố của Việt 
Nam được trình bày trong tài liệu [1][13]. Bản đồ mật độ sét cụ thể tại 64 tỉnh thành 
Việt Nam tại được tổng hợp trên hình 2.6 [13]. 
 51 
Hình 2.6. Bản đồ mật độ sét của Việt Nam [13] 
 52 
 Tiếp sau đây tác giả sử dụng phương pháp EGM xác định số lần sét đánh trực 
tiếp WT có công suất và kích thước khác nhau lắp đặt tại Việt Nam (mật độ sét trong 
 2
khoảng Ng = 1 ÷ 14 lần/km /năm) với các giả thiết: 
- Các WT có công suất và kích thước như trong bảng 2.3 [40]; 
- Các WT lắp đặt trên đất liền ở địa hình tương đối bằng phẳng, Cd = 1. 
 Bảng 2.3. WT có công suất và kích thước khác nhau [40] 
 Công suất Chiều cao cột trụ Chiều dài cánh 
 TT Loại WT 
 (MW) Ht (m) Hb (m) 
 1 V29 0,225 30 14,5 
 2 V47 0,66 40 23,5 
 3 V52 0,85 49 26 
 4 V66 1,5 65 33 
 5 V80 1,5÷2 67 39 
 6 V90 2÷2,5 80 45 
 7 V112 3 94 56 
 Sử dụng lưu đồ thuật toán trên hình 2.5 và phần mềm Matlab, tác giả xác định 
được số lần sét đánh trực tiếp WT có công suất và kích thước khác nhau lắp đặt tại 
Việt Nam thể hiện trên hình 2.7. 
 Hình 2.7. Số lần sét đánh trực tiếp WT có chiều cao khác nhau theo mật độ sét Việt Nam 
 53 
 Hình 2.7 cho thấy, số lần sét đánh phụ thuộc vào mật độ sét khu vực lắp đặt và 
kích thước của WT (chiều cao cột trụ Ht và chiều dài cánh Hb). Trong đó, kích thước 
của WT là yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến số lần sét đánh trực tiếp WT trung bình 
hàng năm. Kết quả so sánh giữa sự gia tăng kích thước của các WT và sự gia tăng số 
lần sét đánh trực tiếp vào các WT (so với V29) được tổng hợp trong hai cột được tô 
đậm trong bảng 2.4 cho thấy rõ điều này (giả thiết nơi lắp đặt các WT có cùng mật độ 
 2
sét Ng = 5,7 lần/km /năm). 
 Bảng 2.4. Số lần sét đánh trực tiếp vào WT theo sự gia tăng kích thước các WT (so với V29) 
 Kích thước của WT Số lần sét Số lần sét 
TT Loại WT đánh đánh tăng so 
 Ht Hb Tăng so với 
 h (m) 
 (m) (m) V29 (lần) (lần/năm) với V29 (lần) 
 1 V29 (0,225MW) 30 14,5 44,5 - 0,3 - 
 2 V47 (0,66MW) 40 23,5 63,5 1,4 0,7 2,3 
 3 V52 (0,85MW) 49 26 75 1,7 1,2 4,0 
 4 V66 (1,5MW) 65 33 98 2,2 3,0 10,0 
 5 V80 (1,5÷2MW) 67 39 106 2,4 3,5 11,7 
 6 V90 (2÷2,5MW) 80 45 125 2,8 6,2 20,7 
 7 V112 (3MW) 94 56 150 3,4 11,9 39,7 
 Chẳng hạn, loại V29 có kích thước 44,5m và WT loại V112 có kích thước 
150m (kích thước của WT tăng 3,4 lần) cùng lắp đặt tại vùng cùng mật độ sét Ng = 5,7 
lần/km2/năm thì số lần sét đánh WT loại V112 tăng lên so với V29 là 39,7 lần (11,9 
lần/năm so với 0,3 lần/năm). 
 Nếu so sánh sự gia tăng kích thước với số lần sét đánh của WT loại V112 so 
 2
với WT loại V80 cùng lắp đặt tại vùng cùng mật độ sét Ng = 5,7 lần/km /năm cũng 
thấy rằng, kích thước WT tăng 1,4 lần (150m so với 106m) thì số lần sét đánh tăng lên 
3,4 lần (11,9 lần/năm so với 3,5 lần/năm). 
 Do tốc độ gió tại các dự án điện gió đã đăng ký trên lãnh thổ Việt Nam nằm 
trong khoảng từ 6 ÷ 9m/s [85] được cho là thích hợp với loại WT điển hình có công 
 54 
suất từ 1,5 ÷ 2MW (tương đương với loại V80 đề cập trong bảng 2.3). Vì thế, dưới 
đây ta sẽ tính toán, xác định số lần sét đánh vào WT điển hình này (theo phương pháp 
EGM) theo mật độ sét tại khu vực dự án đăng ký lắp đặt tại 13 tỉnh thành của Việt 
Nam. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng 2.5. 
 Bảng 2.5. Số lần sét đánh trực tiếp WT điển hình tại các dự án điện gió đăng ký ở Việt Nam 
 Số lần sét đánh 
 Khu vực dự án đăng ký [9] Mật độ sét Ng 
TT (lần/km2/năm) trực tiếp WT 
 Tỉnh Huyện [1][13] (lần/năm) 
 1 Lạng Sơn Mẫu Sơn 8,2 5,1 
 2 Bình Định TP Quy Nhơn 5,7 3,5 
 Ninh Phước, An Hải, Thuận An 1,4 1,2 
 3 Ninh Thuận Thuận Nam, Thuận Bắc, Bắc 
 3,4 2,3 
 Ái, Ninh Sơn, 
 Tp. Phan Thiết, Hàm Tân, Hàm 
 8,2 5,2 
 Thuận Bắc, Hàm Thuận Nam 
 4 Bình Thuận Đảo Phú Quý 7,0 4,5 
 Bắc Bình 5,7 3,5 
 Tuy Phong 3,4 2,3 
 5 Gia Lai TP Pleiku 10,9 6,8 
 6 Lâm Đồng Đức Trọng 10,9 6,8 
 Bà Rịa - 
 7 Côn Đảo 8,2 5,2 
 Vũng Tầu 
 8 Tiền Giang Gò Công Đông 13,7 8,7 
 9 Bến Tre Thạnh Phú, Ba Tri 10,9 6,8 
10 Trà Vinh Duyên Hải 10,9 6,8 
11 Sóc Trăng Vĩnh Châu 10,9 6,8 
12 Bạc Liêu TP Bạc Liêu 10,9 6,8 
13 Cà Mau Đầm Dơi, Ngọc Hiển 13,7 8,7 
 55 
 Bảng 2.5 cho ta thấy, số lần sét đánh trực tiếp WT trung bình hàng năm thuộc 
các dự án điện gió đã đăng ký lắp đặt tại 13 tỉnh thành phố từ Bắc vào Nam của Việt 
Nam là rất cao. Với WT điển hình có công suất 1,5 ÷ 2MW (chiều cao cột trụ 67m và 
chiều dài cánh 39m) nếu được lắp đặt tại Ninh Thuận có mật độ sét thấp nhất trong số 
 2
các tỉnh thành (Ng = 1,4 ÷ 3,4 lần/km /năm) thì số lần sét đánh WT trung bình cũng từ 
1,2 ÷ 2,3 lần/năm; còn nếu lắp đặt tại Tiền Giang và Cà Mau - nơi có mật độ sét lớn 
 2
nhất nước (Ng = 13,7 lần/km /năm) thì số lần sét đánh WT trung bình lên đến 8,7 
lần/năm. Vì thế, các dự án điện gió tại Việt Nam cần được xem xét, đánh giá kỹ lưỡng 
ngay từ khâu thiết kế các yếu tố ảnh hưởng đến QĐA sét để có các biện pháp phối hợp 
bảo vệ chống sét an toàn và hiệu quả, đặc biệt đối với các dự án xây dựng tại các vùng 
có mật độ sét cao. 
 Mật độ sét tại khu vực các dự án điện gió đăng ký tại 13 tỉnh thành của Việt 
Nam có thể chia thành năm mốc tiêu biểu như trong bảng 2.6. 
 Bảng 2.6. Năm mốc mật độ sét tiêu biểu tại khu vực các dự án điện gió đăng ký 
 Mật độ sét 
 Vị trí dự án điện gió đăng ký tại 13 tỉnh thành của Việt Nam 
 (lần/km2/năm) 
 Các dự án điện gió tại tỉnh Ninh Thuận và huyện Tuy Phong (Bình 
 3,4 
 Thuận) 
 5,7 Các dự án điện gió tại tỉnh Bình Định và huyện Bắc Bình (Bình Thuận) 
 Dự án điện gió tại Mẫu Sơn (Lạng Sơn), Tp. Phan Thiết, các huyện: 
 8,2 Hàm Tân, Hàm Thuận Bắc, Hàm Thuận Nam, Phú Quý (Bình Thuận) 
 và Côn Đảo (Bà Rịa - Vũng Tầu) 
 Dự án điện gió tại TP Pleiku (Gia Lai), Đức Trọng (Lâm Đồng), Thạnh 
 10,9 Phú, Ba Tri (Bến Tre), Duyên Hải (Trà Vinh), Vĩnh Châu (Sóc Trăng), 
 TP Bạc Liêu (Bạc Liêu) 
 13,7 Gò Công Đông (Tiền Giang), Đầm Dơi, Ngọc Hiển (Cà Mau) 
 Kết quả tính toán số lần sét đánh trực tiếp WT có kích thước khác nhau lắp đặt 
tại các dự án điện gió thuộc khu vực có mật độ sét liệt kê tại bảng 2.6 được tổng hợp 
trong bảng 2.7. 
 56 
 Bảng 2.7. Số lần sét đánh WT có kích thước khác nhau theo mật độ sét tiêu biểu tại khu vực 
 các dự án điện gió đăng ký 
 Kích thước 
 Số lần sét đánh WT (lần/năm) theo mật độ sét 
 TT Loại WT của WT 
 Ht (m) Hb (m) Ng = 3,4 Ng = 5,7 Ng = 8,2 Ng = 10,9 Ng = 13,7 
 V29 
 1 30 14,5 0,2 0,3 0,5 0,6 0,9 
 (0,225MW) 
 V47 
 2 40 23,5 0,4 0,7 1,1 1,4 1,9 
 (0,66MW) 
 V52 
 3 49 26 0,8 1,2 1,8 2,3 2,9 
 (0,85MW) 
 V66 
 4 65 33 1,8 3,0 4,6 6,0 7,6 
 (1,5MW) 
 V80 
 5 67 39 2,1 3,5 5,2 6,8 8,7 
 (1,5÷2MW) 
 V90 
 6 80 45 3,8 6,2 9,1 12,3 15,2 
 (2÷2,5MW) 
 V112 
 7 94 56 7,0 11,9 17,0 22,0 27,3 
 (3MW) 
 Quan hệ giữa chiều cao tổng thể (gồm chiều cao cột trụ và chiều dài cánh) của 
WT với số lần sét đánh trong bảng 2.7 đều tuân theo một quy luật khá giống nhau, khi 
kích thước WT tăng lên khoảng 3 lần thì số lần sét đánh trực tiếp tăng trên 30 lần. Ví 
dụ, với mật độ sét Ng = 3,4 thì khi lắp đặt WT loại V29 với kích thước tổng thể gồm 
cả cột trụ và cánh là 44,5m (Ht = 30m, Hb = 14,5m) thì số lần sét đánh là 0,2 
(lần/năm), nhưng khi WT loại V112 có kích thước tổng thể là 150m thì số lần sét đánh 
là 7,0 (lần/năm), tức là khi kích thước WT tăng lên 3,4 lần thì số lần sét đánh tăng 35 
lần. Mối quan hệ giữa chiều cao của WT với số lần sét đánh tại vùng có cùng mật độ 
sét Ng = 3,4 (ứng với huyện Tuy Phong - Bình Thuận và tỉnh Ninh Thuận) được thể 
hiện trên hình 2.8. 
 Bằng cách tính toán so sánh giữa kích thước của WT với số lần sét đánh trực tiếp 
(ở vùng mật độ sét khác nhau) cũng cho kết quả tương tự. Điều này gợi ý rằng, khi các 
 57 
dự án điện gió lựa chọn các WT có kích thước càng lớn thì trước khi tiến hành xây 
dựng cần thiết phải nghiên cứu kỹ lưỡng các rủi ro do sét gây ra để có biện pháp phối 
hợp bảo vệ chống sét hiệu quả cho các WT cũng như toàn bộ WF. 
Hình 2.8. Mối quan hệ giữa chiều cao của WT với số lần sét đánh (cùng mật độ sét Ng = 3,4) 
2.5. NHẬN XÉT 
 Để xác định số lần sét đánh trực tiếp WT công suất lớn có đầu thu sét gắn trên 
cánh luôn chuyển động hiện nay ngoài phương pháp IEC chúng ta có thể sử dụng 
phương pháp EGM. 
i) Phương pháp IEC coi WT là công trình tĩnh luôn có độ cao lớn nhất không đổi, 
 gồm chiều cao cột trụ với chiều dài cánh. Việc tính toán xác định số lần sét đánh 
 WT theo phương pháp này đơn giản do không xét đến xác suất xuất hiện biên độ 
 dòng điện sét trong tự nhiên và đầu thu sét gắn trên cánh luôn chuyển động trong 
 không gian. Nói cách khác, diện tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất 
 Ae chỉ phụ thuộc vào duy nhất chiều cao h không đổi, gồm chiều cao cột trụ và 
 chiều dài cánh (xem công thức (2.10)). 
ii) Phương pháp EGM dựa trên cơ sở mô hình điện hình học xét đến xác suất xuất hiện 
biên độ dòng điện sét trong tự nhiên và sự thay đổi độ cao của WT theo vị trí chuyển 
động của đầu thu sét gắn trên cánh. Điều này được thể hiện trong việc xác định diện 
tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất Ae gồm diện tích hai nửa hình tròn 
có bán kính phụ thuộc vào biên độ dòng điện sét I cộng với diện tích hình chữ nhật 
 58 
phụ thuộc đồng thời vào biên độ dòng điện sét I và vị trí cánh chuyển động θA (xem 
công thức (2.15)). Với sự xem xét đồng thời xác suất xuất hiện biên độ dòng điện sét 
cũng như đặc điểm của công trình với đầu thu sét luôn chuyển động chắc chắn phương 
pháp EGM sẽ cho kết quả chính xác hơn so với phương pháp IEC, đặc biệt đối với 
WT có chiều dài cánh lớn. 
 Để kiểm chứng các nhận định trên, tác giả tiến hành tính toán so sánh số lần sét 
đánh trực tiếp WT có kích thước khác nhau, lắp đặt tại các vùng mật độ sét khác nhau 
trên lãnh thổ Việt Nam theo 2 phương pháp kể trên thể hiện trên hình 2.9 và bảng 2.8. 
Hình 2.9. So sánh số lần sét đánh trực tiếp vào WT có công suất (ứng với kích thước) và mật 
 độ sét khác nhau theo phương pháp IEC và EGM 
 Kết quả tính toán so sánh số lần sét đánh trực tiếp WT theo phương pháp IEC và 
EGM trên hình 2.9 và bảng 2.8 cho thấy: 
- Đối với các WT công suất nhỏ - chiều cao thấp (V29 đến V66), số lần sét đánh trực 
tiếp vào WT giữa 2 phương pháp sai khác nhau chỉ từ vài % đến 11%. Điều này được 
giải thích là do các cánh có chiều dài ngắn nên cung tròn thu sét do cánh chuyển động 
tạo ra cũng ngắn, phần diện tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất (hình 
chữ nhật) theo phương pháp EGM là không đáng kể, cho nên số lần sét đánh vào WT 
xác định theo hai phương pháp không có sự sai khác nhau nhiều. 
- Đối với các WT có công suất lớn - chiều cao lớn (V80 đến V112), số lần sét đánh 
trực tiếp WT tính toán theo hai phương pháp có sự sai khác rất đáng kể, từ 15% đến 
 59 
60%. Điều này là do đối với WT có công suất lớn, cánh dài trên 40m nên phần diện 
tích hình chữ nhật thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất theo phương pháp 
EGM lớn. 
 Bảng 2.8. So sánh số lần sét đánh trực tiếp vào WT giữa phương pháp EGM và IEC 
 Qua phân tích, đánh giá dựa trên cơ sở lý thuyết cũng như so sánh, kiểm chứng 
giữa hai phương pháp xác định số lần sét đánh trực tiếp WT cho phép kết luận: 
Phương pháp EGM xem xét đồng thời hai yếu tố biến thiên phù hợp với thực tế khách 
quan là các phóng điện sét với trị số biên độ dòng điện sét khác nhau và đặc điểm của 
công trình WT với các cánh lắp đặt đầu thu sét luôn chuyển trong quá trình làm việc 
nên chắc chắn cho kết quả tính toán chính xác hơn đối với phương pháp IEC chỉ coi 
dòng điện sét và chiều cao WT ở một trị số không thay đổi. 
 Với các WT có chiều cao tổng thể (gồm chiều cao cột trụ và chiều dài cánh) 
dưới 110m có thể sử dụng phương pháp IEC hoặc EGM, nhưng khi chiều cao tổng thể 
 60 
của WT lớn hơn hoặc bằng 110m nên sử dụng phương pháp EGM để xác định số lần 
sét đánh trực tiếp WT trung bình hàng năm. 
2.6. KẾT LUẬN 
 Trong chương 2, tác giả đã thực hiện được một số vấn đề sau: 
1) Giới thiệu tổng quan về mô hình điện hình học (EGM) và các phương pháp xác 
 định số lần sét đánh vào WT trung bình hàng năm. Trên cơ sở mô hình điện hình 
 học, tác giả làm rõ hơn các yếu tố ảnh hưởng đến số lần sét đánh trực tiếp vào WT 
 và xây dựng thuật toán giúp cho việc tính toán số lần sét đánh trực tiếp vào WT 
 trên máy tính theo phương pháp mô hình điện hình học. 
2) Áp dụng mô hình điện hình học để tính toán, xác định số lần sét đánh trực tiếp vào 
 WT có công suất (ứng với kích thước) khác nhau lắp đặt tại các khu vực mật độ sét 
 khác nhau trên lãnh thổ Việt Nam. Kết quả cho thấy, số lần sét đánh vào WT lắp 
 đặt tại Việt Nam là rất lớn, đặc biệt đối với các WT có kích thước cao. Vì thế, việc 
 nghiên cứu QĐA sét và bảo vệ chống sét cho các WT tại Việt Nam cần phải được 
 chú trọng, từ đó đề ra các biện pháp phối hợp bảo vệ thích hợp nhằm giảm thiểu 
 thiệt hại, nâng cao độ tin cậy và an toàn cho các phần từ - thiết bị trong hệ thống 
 điện gió. 
3) Trên cơ sở phân tích lý thuyết và kết quả tính toán so sánh giữa các phương pháp 
 xác định số lần sét đánh trực tiếp vào WT có công suất (ứng với kích thước) khác 
 nhau theo mật độ sét Việt Nam, cho phép khẳng định rằng: khi WT có chiều cao 
 tổng thể (gồm chiều cao cột trụ và chiều dài cánh) thấp dưới 110m có thể sử dụng 
 một trong hai phương pháp (IEC hoặc EGM), còn khi WT có kích thước tổng thể 
 lớn hơn hoặc bằng 110m nên sử dụng phương pháp EGM. 
4) Các số liệu và kết quả tính toán trong chương này có thể được sử dụng làm tài liệu 
 tham khảo cho các dự án điện gió tương lai tại Việt Nam. 
 61 
 Chương 3 
 PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG DO SÉT 
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA 
 TUA BIN GIÓ 
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
 Như đã trình bày trong chương 1, các WT ngày nay thường sử dụng thiết kế loại 
trục ngang (HAWT) với 3 cánh. Sơ đồ bố trí các phần tử chính trong HTĐ&ĐK của 
loại WT này được trình bày trên hình 3.1a. 
 a) b) 
 Hình 3.1. Sơ đồ bố trí các phần tử (a) và hệ thống bảo vệ chống sét (b) của WT 
 62 
 HTĐ gồm MPĐ đặt trong thùng trên đỉnh cột trụ, MBA và tủ điện (TĐ) đặt phía 
chân cột trụ; còn hệ thống ĐK gồm các đầu đo ở phía trên thùng, TĐK đặt phía chân 
cột trụ. Đường cáp điện 690V kết nối MPĐ với MBA và cáp điều khiển kết nối các 
đầu đo với TĐK cùng được lắp đặt bên trong cột trụ bằng thép rỗng. Mô hình thay thế 
giản lược sơ đồ hình 3.1a, tập trung vào hệ thống bảo vệ chống sét cho các phần tử cơ 
bản trong HTĐ&ĐK của WT được trình bày trên hình 3.1b. 
 Khi sét đánh vào cánh WT, trên đường dẫn dòng điện sét qua cột trụ thép sẽ xuất 
hiện QĐA sét cảm ứng sang đường cáp điện và cáp điều khiển lắp đặt bên trong cột 
trụ gây nguy hiểm cho các phần tử, thiết bị trong HTĐ&ĐK của WT. Vì vậy, trong 
chương này tác giả sẽ đi sâu nghiên cứu, đánh giá sự nguy hiểm của QĐA sét cảm ứng 
trong HTĐ&ĐK của WT với các nội dung cơ bản tiếp theo sau đây: 
- Mục 3.2 trình bày phương pháp mô hình các phần tử, thiết bị liên quan cho nghiên 
cứu QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT. 
- Mục 3.3 là đánh giá, lựa chọn WT điển hình của Việt Nam và thực hiện tính toán, 
xác định các thông số các mô hình phù hợp với WT đã lựa chọn. 
- Mục 3.4 tác giả sẽ tiến hành mô phỏng, phân tích làm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến 
QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT đã lựa chọn để đưa ra các khuyến cáo 
nhằm hạn chế QĐA sét cảm ứng, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn cho các 
phần tử - thiết bị trong HTĐ&ĐK của WT. 
- Mục 3.5 là các kết luận của chương. 
3.2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP 
CẢM ỨNG 
 Để tính toán QĐA sét trong HTĐ&ĐK của WT khi sét đánh vào WT cần thiết 
phải mô hình hóa được các phần tử trên đường đi của dòng điện sét gồm cánh, vành 
trượt - chổi than, cột trụ cùng các đường cáp đi trong cột trụ và hệ thống nối đất. 
Ngoài ra nguồn điện sét, CSV lắp đặt trong HTĐ&ĐK của WT cũng cần thiết phải 
được mô hình hóa. 
 Dưới đây tác giả sẽ trình bày các phương pháp mô hình các phần tử kể trên, đánh 
giá lựa chọn mô hình các phần tử này phù hợp cho nghiên cứu QĐA sét cảm ứng 
trong HTĐ&ĐK của WT. 
 63 
3.2.1. Cánh WT 
 Vật dẫn trong cánh WT được nối với hệ thống nối đất qua vành trượt - chổi than, 
cột trụ. Trên cơ sở lý thuyết điện từ trường các nhà khoa học chỉ ra rằng, vật dẫn trong 
cánh cũng giống như một cột dẫn điện không tổn thất, có thể được mô hình bằng tổng 
 8
trở sóng Zb và tốc độ truyền sóng v (tương đương tốc độ truyền ánh sáng 3.10 m/s). 
Theo đó, tổng trở sóng của vật dẫn trong cánh xác định theo công thức [74]: 
 2H b
 Zb 60ln (  ) (3.1) 
 rb
 Với Hb và rb lần lượt là chiều dài và bán kính vật dẫn đặt trong cánh WT (m) 
3.2.2. Vành trượt - chổi than 
 Vành trượt - chổi than được lắp đặt trong đùm (Hub) của WT làm nhiệm vụ dẫn 
dòng điện sét từ vật dẫn trong cánh qua cột trụ xuống hệ thống nối đất để bảo vệ các 
bộ phận cơ khí (vòng bi, bánh răng, hộp số) cũng như các phần tử - thiết bị quan trọng 
khác trong HTĐ&ĐK của WT. Hình ảnh cụ thể của vành trượt - chổi than do hãng 
Schunk (Đức) và Vestas (Đan Mạch) sản xuất được trình bày trên hình 3.2. 
 Vành trượt 
 Chổi than 
 Vành trượt 
 Chổi than 
 a) b) 
 Hình 3.2. Vành trượt - chổi than dẫn dòng điện sét từ cánh qua cột trụ xuống hệ thống nối 
 đất của WT hãng Schunk (a) và hãng Vestas (b) 
 Do chổi than và vành trượt chỉ là một vật dẫn có kích thước rất nhỏ n