thiết kế đồ án tốt nghiệp tính toán chống sét cho đz và trạm biến áp 11035kv châu khê – từ sơn – bắc ninh

đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Ch ơng mở đầu :
hiện tợng dông sét và ảnh hởng
của dông sét đến hệ thống điện việt nam
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng bao gồm NMĐ - đờng
dây - TBA và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó có phần tử có số lợng lớn và khá
quan trọng đó là các TBA, đờng dây. Trong quá trình vận hành các phần tử này
chịu ảnh hởng rất nhiều sự tác động của thiên nhiên nh ma, gió, bão và đặc biệt
nguy hiểm khi bị ảnh hởng của sét. Khi có sự cố sét đánh vào TBA, hoặc đờng
dây nó sẽ gây h hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn tới việc ngừng cung cấp
điện và gây thiệt hại lớn tới nền kinh tế quốc dân.
Để nâng cao mức độ cung cấp điện, giảm chi phí thiệt hại và nâng cao độ an
toàn khi vận hành chúng ta phải tính toán và bố trí bảo vệ chống sét cho HTĐ.
1.1 - Hiện t ợng dông sét
1.1.1 - Khái niệm chung:
Dông sét là một hiện tợng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi
khoảng cách giữa các điện cực khá lớn (trung bình khoảng 5km).
Hiện tợng phóng điện của dông sét gồm hai loại chính đó là phóng điện giữa
các đám mây tích điện và phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất.
Trong phạm vi đồ án này ta chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mây
tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất). Với hiện tợng phóng điện này gây
nhiều trở ngại cho đời sống con ngời.
Các đám mây đợc tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cờng độ
điện trờng lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là
giai đoạn phóng điện tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của
lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.10
7
cm/s, các lần phóng điện sau thì tốc độ
tăng lên khoảng 2.10
8
cm/s (trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng

điện kế tiếp nhau bởi vì trong cùng một đám mây thì có thể hình thành nhiều
trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lợt phóng điện xuống đất).
Tia tiên đạo là môi trờng Plasma có điện tích rất lớn. Đầu tia đợc nối với một
trong các trung tâm điện tích của đám mây nên một phần điện tích của trung tâm
này đi vào trong tia tiên đạo. Phần điện tích này đợc phân bố khá đều dọc theo
chiều dài tia xuống mặt đất. Dới tác dụng của điện trờng của tia tiên đạo, sẽ có
sự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào
tình hình dẫn điện của đất. Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì điểm này
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
1
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
nằm ngay ở phía dới đầu tia tiên đạo. Còn nếu vùng đất có điện dẫn không đồng
nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) thì điện tích trong đất sẽ tập trung về
nơi có điện dẫn cao.
Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đờng sức nối liền giữa đầu tia
tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất và nh vậy địa điểm sét đánh trên
mặt đất đã đợc định sẵn.
Do vậy để định hớng cho các phóng điện sét thì ta phải tạo ra nơi có mật độ
tập trung điện diện tích lớn. Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các
công trình đợc dựa trên tính chọn lọc này của phóng điện sét.
Nếu tốc độ phát triển của phóng điện ngợc là và mật độ điện trờng của điện
tích trong tia tiên đạo là thì trong một đơn vị thời gian thì điện tích đi và trong
đất sẽ là:
i
s
= .
Công thức này tính toán cho trờng hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị
số điện trở nhỏ không đáng kể).
Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dòng điện sét, dòng điện này có biên

độ và độ dốc phân bố theo hàng biến thiên trong phạm vi rộng (từ vài kA đến vài
trăm kA) dạng sóng của dòng điện sét là dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt của
sét ứng với giai đoạn phóng điện ngợc (hình 1-1)
- Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trong trạm sẽ gây quá điện áp khí
quyển và gây hậu quả nghiêm trọng nh đã trình bày ở trên.

.
S
.
S

.S
min

.S
min
Hình 1-1 :
Sự biến thiên của dòng diện sét theo thời gian

Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
2
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
1.1.2 - Tình hình dông sét ở Việt Nam:
Việt Nam là một trong những nớc khí hậu nhiệt đới, có cờng độ dông sét khá
mạnh. Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nớc Việt nam có một
đặc điểm dông sét khác nhau :
+ ỏ miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70 ữ 110 ngày trong một năm và số
lần dông từ 150 ữ 300 lần nh vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 ữ 3 cơn
dông.

+ Vùng dông nhiều nhất trên miền Bắc là Móng Cái. Tại đây hàng năm có từ
250 ữ300 lần dông tập trung trong khoảng 100 ữ 110 ngày. Tháng nhiều dông
nhất là các tháng 7, tháng 8.
+ Một số vùng có địa hình thuận lợi thờng là khu vực chuyển tiếp giữa vùng
núi và vùng đồng bằng, số trờng hợp dông cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên
đến 100 ngày trong một năm. Các vùng còn lại có từ 150 ữ 200 cơn dông mỗi
năm, tập trung trong khoảng 90 ữ 100 ngày.
+ Nơi ít dông nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có dới 80
ngày dông.
Xét dạng diễn biến của dông trong năm, ta có thể nhận thấy mùa dông không
hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nhìn chung ở Bắc Bộ mùa dông tập chung
trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9. Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, ở phần
phía Bắc (đến Quảng Ngãi) là khu vực tơng đối nhiều dông trong tháng 4, từ
tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/ tháng, tháng nhiều dông nhất
(tháng 5) quan sát đợc 12 ữ 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/ tháng, Bồng Sơn 16
ngày/tháng ), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10)
dông còn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ 2 ữ 5 ngày dông.
Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dông nhất,
thờng chỉ có trong tháng 5 số ngày dông khoảng 10/tháng nh Tuy Hoà
10ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng.
ở miền Nam khu vực nhiều dông nhất ở đồng bằng Nam Bộ từ 120 ữ 140
ngày/năm, nh ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm.
Mùa dông ở miền Nam dài hơn mùa dông ở miền Bắc đó là từ tháng 4 đến tháng
11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông
đều quan sát đợc trung bình có từ 15 ữ 20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiều
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
3
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
dông nhất trung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng nh ở thành phố Hồ Chí Minh

22 ngày, Hà Tiên 23 ngày.
ở khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn hơn và số lần dông cũng ít hơn, tháng
nhiều dông nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát đợc khoảng 15 ngày dông ở Bắc
Tây Nguyên, 10 ữ 12 ở Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày,
PLâycu 17 ngày.
Số ngày dông trên các tháng ở một số vùng trên lãnh thổ Việt Nam xem bảng
1-1.
Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nớc phải chịu nhiều ảnh hởng của dông sét,
đây là điều bất lợi cho H.T.Đ Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu t nhiều vào
các thiết bị chống sét. Đặc biệt hơn nữa nó đòi hỏi các nhà thiết kế phải chú
trọng khi tính toán thiết kế các công trình điện sao cho HTĐ vận hành kinh tế,
hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
4
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Bảng 1-1 : Số ngày dông trong tháng:
Tháng
Địa điểm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm
Phía Bắc
Cao bằng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94
Bắc Cạn 0,1 0,3 3,0 7,0 12 18 20 21 10 2,8 0,2 0,1 97
Lạng Sơn 0,2 0,4 2,6 6,9 12 14 18 21 10 2,8 0,1 0,0 90
Bắc Ninh 0,2 0,4 2,6 6,9 10 12 16 18 9 2,8 0,1 0,0 80
Móng Cái 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112
Hồng Gai 0,1 0,0 1,7 1,3 10 15 16 20 15 2,2 0,2 0,0 87
Hà Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102
Sa Pa 0,6 2,6 6,6 12 13 15 16 18 7,3 3,0 0,9 0,3 97
Lào Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93

Yên Bái 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104
Tuyên Quang 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106
Phú Thọ 0,0 0,6 4,2 9,4 16 17 22 21 11 3,4 0,5 0,0 107
Thái Nguyên 0,0 0,3 3,0 7,7 13 17 17 22 12 3,3 0,1 0,0 97
Hà Nội 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99
Hải Phòng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111
Ninh Bình 0,0 0,4 8,4 8,4 16 21 20 21 14 5,0 0,7 0,0 112
Lai Châu 0,4 1,8 13 12 15 16 14 14 5,8 3,4 1,9 0,3 93
Điện Biên 0,2 2,7 12 12 17 21 17 18 8,3 5,3 1,1 0,0 112
Sơn La 0,0 1,0 14 14 16 18 15 16 6,2 6,2 1,0 0,2 99
Nghĩa Lộ 0,2 0,5 9,2 9,2 14 15 19 18 10 5,2 0,0 0,0 99
Thanh Hoá 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100
Vinh 0,0 0,5 6,9 6,9 17 13 13 19 15 5,6 0,2 0,0 95
Con Cuông 0,0 0,2 13 13 17 14 13 20 14 5,2 0,2 0,0 103
Đồng Hới 0,0 0,3 6,3 6,3 15 7,7 9,6 9,6 11 5,3 0,3 0,0 70
Cửa Tùng 0,0 0,2 7,8 7,8 18 10 12 12 12 5,3 0,3 0,0 85
Phía Nam
Huế 0,0 0,2 1,9 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8
Đà Nẵng 0,0 0,3 2,5 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 0,0 69,5
Quảng Ngãi 0,0 0,3 1,2 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1
Quy Nhơn 0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3
Nha Trang 0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2
Phan Thiết 0,2 0,0 0,2 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0
Kon Tum 0,2 1,2 6,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2
Playcu 0,3 1,7 5,7 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 0,1 90,7
Đà Lạt 0,6 1,6 3,2 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1
Blao 1,8 3,4 11 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0 70,2
Sài Gòn 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138
Sóc Trăng 0,2 0,0 0,7 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,7 104
Hà Tiên 2,7 1,3 10 20 23 9,7 7,4 9,0 9,7 15 15 4,3 128

1.2- ảnh h ởng của dông sét đến h.t.đ việt nam:
- Nh đã trình bày ở phần trớc biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA,
đây là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua vật nào đó. Thực tế
đã có dây tiếp địa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị
nóng chảy và đứt, thậm chí có những cách điện bằng sứ khi bị dòng điện sét tác
dụng đã bị vỡ và chảy ra nh nhũ thạch, phóng điện sét còn kèm theo việc di
chuyển trong không gian lợng điện tích lớn, do đó tạo ra điện từ trờng rất mạnh,
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
5
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị điện tử, ảnh hởng của nó rất
rộng, ở cả những nơi cách xa hàng trăm Km.
- Khi sét đánh thẳng vào đờng dây hoặc xuống mặt đất gần đờng dây sẽ sinh
ra sóng điện từ truyền theo dọc đờng dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách
điện của đờng dây. Khi cách điện của đờng dây bị phá hỏng sẽ gây nên ngắn
mạch pha - đất hoặc ngắn mạch pha pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đờng
dây phải làm việc. Với những đờng dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt
nhảy có thể gây mất ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tự động ở các nhà máy
điện làm việc không nhanh có thể dẫn đến rã lới. Sóng sét còn có thể truyền từ đ-
ờng dây vào trạm biến áp hoặc sét đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên
phóng điện trên cách điện của trạm biến áp , điều này rất nguy hiểm vì nó tơng
đơng với việc ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng. Mặt khác,
khi có phóng điện sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp
làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt
hại vô cùng lớn.
Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố
lới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe dọa hoạt động của lới
điện.
*Kết luận:

Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hởng của dông sét
tới hoạt động của lới điện. Ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho lới điện và
trạm biến áp là rất cần thiết để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lới điện.
Ch ơng 1:
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
trạm biến áp 110/35 kV Châu Khê - Bắc Ninh.
3.1-Khái niệm chung.
Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân
phối điện.
Đối với trạm biến áp 110/35kV Châu Khê - Bắc Ninh thì các thiết bị điện
của trạm đợc đặt ngoài trời nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra
những hậu quả nặng nề không những chỉ làm hỏng đến các thiết bị trong trạm
mà còn gây nên những hậu quả cho những ngành công nghiệp khác do bị ngừng
cung cấp điện. Do vậy trạm biến áp thờng có yêu cầu bảo vệ khá cao.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
6
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp ngời ta dùng hệ
thống cột thu lôi, dây thu lôi. Tác dụng cuả hệ thống này là tập trung điện tích để
định hớng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn bên d-
ới hệ thống này.
Hệ thống thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào
hệ nối đất. Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của
bộ phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho
khi có dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để
gây phóng điện ngợc đến các thiết bị khác gần đó.
Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm ta cần
phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và đảm bảo về yêu cầu về
kỹ thuật, mỹ thuật.

3.2- Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống
sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp.
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải đợc nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn
của hệ thống bảo vệ. Hệ thống bảo vệ trạm 110/35kV ở đây ta dùng hệ thống cột
thu lôi, hệ thống này có thể đợc đặt ngay trên bản thân công trình hoặc đặt độc
lập tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể.
Đặt hệ thống thu sét trên bản thân công trình sẽ tận dụng đợc độ cao của
phạm vi bảo vệ và sẽ giảm đợc độ cao của cột thu lôi. Nhng mức cách điện của
trạm phải đảm bảo an toàn trong điều kiện phóng điện ngợc từ hệ thống thu sét
sang thiết bị. Vì đặt kim thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có phóng điện
sét, dòng điện sét sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một
phần điện cảm của cột, phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngợc
từ hệ thống thu sét đến các phần tử mang điện trong trạm khi mà mức cách điện
không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột thu lôi trên hệ thống các thanh xà của
trạm là mức cách điện cao và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ.
Đối với trạm phân phối có điện áp từ 110kV trở lên có mức cách điện khá cao
(cụ thể khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) do đó có thể
đặt các cột thu lôi trên các kết cấu của trạm và các kết cấu trên đó có đặt cột thu
lôi thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm theo đờng ngắn nhất sao cho
dòng điện sét khuyếch tán vào đất theo 3 đến 4 cọc nối đất, mặt khác mỗi trụ
phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất.
Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời điện áp từ 110kV trở lên là
cuộn dây máy biến áp vì vậy khi dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
7
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
cầu khoảng cách giữa điểm nối vào hệ thống của cột thu lôi và điểm nối vào hệ
thống nối đất của vỏ máy biến áp là phải lớn hơn 15m theo đờng điện.
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định

nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua.
Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn
điện phải đợc cho vào ống chì và chôn trong đất.
3.3- Tính toán thiết kế, các ph ơng án bố trí cột thu lôi.
Với yêu cầu thiết kế hệ thống chống sét cho trạm 110kV và dựa vào độ cao
của các thiết bị ta có thể bố trí đợc các cột thu lôi và tính đợc độ cao của chúng.
3.3.1- Các công thức sử dụng để tính toán.
- Độ cao cột thu lôi:
h =h
x
+ h
a
(3 1)
Trong đó: + h
x
: độ cao của vật đợc bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi, đợc xác định theo từng
nhóm cột. (h
a
D/8 m).
(với D là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột)
- Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là:
)23()hh(
h
h
1
6,1
r

x
x
x

+
=
- Nếu h
x
2/3h thì:
)
h8,0
h
1.(h5,1r
x
x
=
(3 3)
- Nếu h
x
> 2/3h thì:
)
h
h
1.(h75,0r
x
x
=
(3-4)
Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn từng cột đơn cộng
lại. Nhng để các cột thu lôi có thể phối hợp đợc thì khoảng cách a giữa hai cột

phải thoả mãn a 7h ( trong đó h là độ cao của cột thu lôi ).
Khi có hai cột thu lôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa
hai cột là h
o
và đợc xác định theo công thức:
)(
a
hh
o
53
7
=
Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đờng nối hai chân cột
là r
xo
và đợc xác định nh sau:
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
8
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
)(
h
h
,
r
o
x
xo
63
1

61

+
=
Hình (3 1 ):
Tr ờng hợp hai cột thu lôi có chiều cao bằng nhau .
r
x
0,2h
h
1,5h
0,75h
r
xo
r
x
h
o
=h-a/7
R
h
x
0
a
- Trờng hợp hai cột thu lôi có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo
vệ đợc xác định nh sau:
- Khi có hai cột thu lôi A và B có độ cao h
1
và h
2

nh hình vẽ dới đây:
(Hình 3 2 ):
Tr ờng hợp hai cột thu lôi có chiều cao khác
nhau
a
'
2
h
2
1
h
1
3
R
a
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
9
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
- Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h
2
, khi đó các
khoảng cách AB = a; BC = a
'
. Khi đó xác định đợc các khoảng cách x và a
'
nh
sau:
)()hh.(
h

h
,
-ax-aa'
)hh.(
h
h
,
x
73
1
61
1
61
21
1
2
21
1
2

+
==

+
=
Đối với trờng hợp khi có hai cột thu lôi cao bằng nhau ta có phạm vi bảo vệ ở
độ cao lớn nhất giữa hai cột là h
o
:
7

a
hh
o
=
Tơng tự ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột B và C là:
)hh.(
h
h
,
ah
7
a'
hh
o 21
1
2
22
1
61

+
+==
)hh.(
h
h
,
r
xoxo

+

=
1
2
1
61
3.3.2- Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột thu lôi bảo vệ trạm biến áp
110/35kV Châu Khê - Bắc Ninh.
- Trạm có diện tích là: 57 x 58,350m và bao gồm:
+ Hai máy biến áp T
1
và T
2

+ 2 lộ 110kV và 6 lộ 35kV.
- Độ cao các thanh xà phía 110kV là 10m và 8m.
- Độ cao các thanh xà phía 35kV là 9m và 7m.
- Ngoài ra trạm còn có 3 cột chiếu sáng cao 21m.
3.3.3- Trình tự tính toán.
Trạm biến áp E27.3 Phù Khê đợc hai đờng 110kV cấp, đó là lộ đờng dây
mạch kép Phả Lại đi Đông Anh, hai đờng 110kV này đợc nối với nhau qua máy
cắt liên lạc giữa hai hệ thống thanh góp.
Trạm có cấp điện áp 110/35kV và có hai máy biến áp T
1
; T
2
đợc nối với hai
lộ đờng dây vào 110kV và sáu lộ đờng dây 35kV.
Phía 110kV có hai hệ thống thanh góp và có máy cắt liên lạc.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang

10
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Sau khi khảo sát sơ bộ sơ đồ mặt bằng trạm, vị trí bố trí các thiết bị trong
trạm và yêu cầu bảo vệ của mỗi thiết bị, ta đa ra hai phơng án đặt cột thu lôi nh
sau:
3.3.3.1- Ph ơng án 1.
- Các cột thu lôi phía trạm 110kV đợc bố trí độc lập là cột số 5 có độ cao là
21m; các cột số 1 đến số 4 đợc bố trí trên các thanh xà có độ cao 10m và các cột
này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m)
- Các cột thu lôi phía 35kV đợc bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột cao
thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu lôi
độc lập cao 21m là cột số 10 và 11. Hình ( 3 3 )
5
1 0
2
Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi:
Để bảo vệ đợc một diện tích giới hạn bởi một tam giác (hoặc tứ giác) thì độ
cao của cột thu lôi phải thoả mãn: D 8h
a
Trong đó:
- D: Là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác ( hoặc tứ giác), tạo bởi các
chân cột. đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo vệ đợc.
- h
a
: Là độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi bao giờ cũng lớn hơn phạm vi
bảo vệ của cột đơn cộng lại. Điều kiện để cho hai cột thu lôi có thể phối hợp đợc
với nhau để bảo vệ đợc vật có độ cao h
x
nào đó là: a 7h

Với a là khoảng cách giữa hai cột thu lôi.
- Xét nhóm cột 1;2;5.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
11
Hình (33): Đờng tròn ngoại tiếp tam giác đi qua 3 chân cột thu lôi
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột 1;2;5. (1 ữ 2 = 26m; từ điểm giữa 1ữ2 với 5 = 8,5m ) Và đờng kính vòng
tròn là:
Xét tam giác (1;2;5) , ta có: (1;2)=26 m ; (0;5)=8,5 m, suy ra :
m53,155,813)2;0()5;0()5;2(
2222
=+=+=
Ta có công thức để tính đờng kính đờng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5):
)(
)cp).(bp).(ap.(p.
c.b.a
r 83
4


=
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (1;2;5):
2
cba
p
++
=
+ r là bán kính đờng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5).

Thay số vào (3 8 ) ta có:
Bán kính đờng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là:
5328
2
5315531526
,
,,
p =
++
=

m.,
),,).(,,).(,.(,.
,.,.
r 214
531553285315532826532853284
5315531526
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là: D =14,2. 2 = 28,4m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;2;5 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới
hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
553
8
428

8
===
- Xét nhóm cột (3;4;5) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột 3;4;5. (3 ữ 4 = 17m; khoảng cách từ 5 đến (3ữ4)= 20,35m ).
Đoạn (4ữ5):
m.,, 9205204
22
=+=
Đoạn (3ữ5):
m.,, 272452013
22
=+=
31
2
272492017
=
++
=
,,
p
mr .55,12
)27,2431).(9,2031).(1731.(31.4
27,24.9,20.17
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (3;4;5) là: D =12,55. 2 = 25,1m.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang

12
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 3;4;5 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới
hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
143
8
125
8
===
- Xét nhóm cột (6;7;11) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột 6;7;11. Có: (6 ữ 7) = 15m; (6ữ11) = 15m ); (7ữ11) = 15.1,41 = 21,2m
625
2
2211515
,
,
p =
++
=
m.,
),,).(,).(,.(,.
,
r 610
22162515625156256254
2211515

=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 10,6. 2 =21,2m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 6;7;11 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
652
8
221
8
===
Vì tam giác (8;9;10)bằng tam giác (6;7;11) nên ta có độ cao tác dụng tối
thiểu để các cột 8;9;10 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
652
8
221
8
===
Các cột 2;5;3. Có: (2 ữ 5) = 19m; (3ữ5) = 24m ); (2ữ3) = 28,85m
935
2
85282419

,
,
p =
++
=
mr .75,14
)85,289,35).(249,35).(199,35.(9,35.4
85,28.24.19
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 14,75. 2 =29m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 2;5;3 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới
hạn bởi chúng là:
m.,
D
h
a
63
8
29
8
===
Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá
trị độ cao tác dụng tối thiểu của cột thu lôi toàn trạm là chiều cao tác dụng của
nhóm cột nào có giá trị lớn nhất. Do vậy ta lấy: h
a
= 3,6m.
Tính độ cao cột thu lôi chọn kim thu sét:
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41

Trang
13
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp
đợc xác định bởi:
Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ h
x
: độ cao của vật đợc bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Đối với phía 110kV các thanh xà cao 10m (h
x
= 10m) do đó độ cao tối thiểu
của cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a
=10 + 3,6 = 13,6m.
Vì chủng loại chung của cột ly tâm cốt sắt có độ cao 12m ;16 m, mặt khác do
có các cột chiếu sáng có độ cao là 21m, nên ta chọn loại cột 16m. Kim thu sét ta
chọn loại sắt ống có chiều cao là 5m. Do đó độ cao cột thu lôi là:
h = 16 + 5 = 21m.
Vậy độ cao bảo vệ phía 110kV là: 21m.
Đối với phía 35kV các thanh xà cao 9m (h
x
= 9m) do đó độ cao tối thiểu của
cột thu lôi là: h = h
x

+ h
a
=9 + 3,55 = 12,6m.
Ta cũng chọn độ cao bảo vệ phía 35kV là: 21m.
Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 21m:
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 10m: h
x
=10 m < 2/3 h = 14 m. Nên:
m,
.,
.,
h.,
h
h.,r
x
x
7512
2180
10
12151
80
151 =






=

=
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 9m:
m,
.,
.,
h.,
h
h.,r
x
x
62514
2180
9
12151
80
151 =






=

=
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m:
m,
.,
.,
h.,
h
h.,r
x
x
516
2180
8
12151
80
151 =






=

=
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 7m:
m,
.,
.,
h.,
h
h.,r
x
x
37518
2180
7
12151
80
151 =






=

=
* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi:
- Xét cặp cột 1;2. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 26m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
14
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
m,
a
hh
o
317
7
26
21
7
===
Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,5m. Nên :
.m,
,.,
.,.,

h.,
h
h.,r
o
x
oxo
27
31780
10
131751
80
151 =






=








=
ở độ cao 8m: h
x

= 8m < 2/3h = 11,5m
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
9510
31780
8
131751
80
151 =






=

=
- Xét cặp cột 1;5: khoảng cách giữa hai cột là :
.m,,,
;
a
;
5315581358
2
21
222
2
51
=+=+






=
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m,
,a
hh
o
7818
7
5315
21

7
===
Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 12,52m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
429
781880
10
1781851
80
151 =






=

=
ở độ cao 8m: h
x
= 8 < 2/3h
o
= 12,52m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
1713
781880
8
1781851
80
151 =

=








=
Tơng tự nh cặp cột 1;5, cặp cột 2;5 có:
ở độ cao 10m: r
xo
= 9,42m ; ở độ cao 8m : r
xo
=13,17m.
- Xét cặp cột 3;4: khoảng cách giữa hai cột là: a =17m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m,
a
hh
o
5718
7
17

21
7
===
ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 12,38m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
85512
571880
8
1571851
80
151 =






=

=
ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h
o
= 12,38m.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
15
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
85512
571880
8

1571851
80
151 =






=








=
- Xét cặp cột 3;5: khoảng cách giữa hai cột là:
.m,,a 272452013
22
=+=
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
,a
hh
o
5317
7

2724
21
7
===
ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,688m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
5457
531780
10
1531751
80
151 =

=








=
ở độ cao 8m: h
x
= 8m <2/3 h
o
= 11 688m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
29511
531780
8
1531751
80
151 =

=








=
- Xét cặp cột 4;5: khoảng cách giữa hai cột là:
.m,,a 88205204
22
=+=
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m
,a
hh
o
18
7
8820
21
7

===
ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,688m.
.m,
.,
,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
258
1880
10
11851
80
151 =






=

=
ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h
o
= 11,688m.
.m
.,
,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
12
1880
8
11851
80
151 =

=








=
- Xét cặp cột 2;3: khoảng cách giữa hai cột là: a =28,85m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
,a
hh
o
87816
7
8528
21
7
===
ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,25m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
5676
8781680
10
18781651
80
151 =






=

=
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
16
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h
o
= 11,25m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
310
8781680
8
18781651
80
151 =

=








=
- Xét cặp cột 6;7: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
===
ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 12,85m.

m,

,.,
.,.,
h.,
h
h.,r
o
x
oxo
04512
281980
9
1281951
80
151 =






=








==

ở độ cao 7m: h
x
= 7m < 2/3h
o
= 12,85m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
79515
281980
7
1281951
80
151 =








=

=
- Xét cặp cột 6;11: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
===
Tơng tự nh cặp cột 6;7 ta có: - ở độ cao 9m: r
xo
=12,045m.
- ở độ cao 7m: r
xo
=15,795m.
- Xét cặp cột 7;11: khoảng cách giữa hai cột là:
m21,212.152.aa
)76(
===

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
,a
hh
o
96917
7
2121
21
7
===
ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
0710
9691780
9
19691751

80
151 =






=








=
ở độ cao 7m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o

x
oxo
8313
9691780
7
19691751
80
151 =






=








=
- Xét cặp cột 8;9: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
17
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp

.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
===
Tơng tự cặp cột 6;7 ta có: - ở độ cao 9m: r
xo
= 12,045m.
- ở độ cao 7m: r
xo
= 15,795m.
- Xét cặp cột 9;10: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
===
Tơng tự cặp cột 6;7 ta có: - ở độ cao 9m: r
xo

= 12,045m.
- ở độ cao 7m: r
xo
= 15,795m.
- Xét cặp cột 8;10: khoảng cách giữa hai cột là:
.m21,212.152.aa
)98(
===

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
,a
hh
o
96917
7
2121
21
7
===
ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h

.h.,r
o
x
oxo
0710
9691780
9
19691751
80
151 =






=








=
ở độ cao 7m: h
x
= 9m < 2/3h
o

= 11,979m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
8313
9691780
7
19691751
80
151 =






=

=
- Xét cặp cột 7;8: khoảng cách giữa hai cột là: a = 10m
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
a
hh
o
5719
7
10
21
7
===
ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 13m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
4812
571980

9
1571951
80
151 =






=








=
ở độ cao 7m: h
x
= 7m < 2/3h
o
= 13m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h

.h.,r
o
x
oxo
2316
571980
7
1571951
80
151 =






=








=
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
18
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp

Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi
cho toàn trạm. Cụ thể đợc trình bày ở hình (3 5 ).
Từ hình vẽ (3 5 ) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong
phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi.
Vậy với cách bố trí thu lôi nh phơng án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật.
Bảng (31) và bảng (3-2) trình bày kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột
thu lôi ở phơng án I .
Bảng 3-1 : Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
xo
(m) h
o
(m)
1-2 21 10 11 7,2 17,3
1-2 21 8 13 10,95 17,3
1-5 21 10 11 9,42 18,78
1-5 21 8 13 13,17 18,78
2-5 21 10 11 9,42 18,78
2-5 21 8 13 13,17 18,78
2-3 21 10 11 6,567 16,878
2-3 21 8 13 10,3 16,878
3-4 21 10 11 9,1 18,57
3-4 21 8 13 12,855 18,57
3-5 21 10 11 7,545 17,53

3-5 21 8 13 11,295 17,53
4-5 21 10 11 8,25 18,0
4-5 21 8 13 12,0 18,0
6-7 21 9 12 12,045 19,28
6-7 21 7 14 15,595 19,28
6-11 21 9 12 12,045 19,28
6-11 21 7 14 15,595 19,28
7-11 21 9 12 10,07 17,969
7-11 21 7 14 13,83 17,969
8-9 21 9 12 12,045 19,28
8-9 21 7 14 15,595 19,28
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
19
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
9-10 21 9 12 12,045 19,28
9-10 21 7 14 15,595 19,28
8-10 21 9 12 10,07 17,969
8-10 21 7 14 13,83 17,969
Bảng 32 : Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi phơng án I
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
x
(m)
1 21 10 11 12,75

1 21 8 13 16,5
2 21 10 11 12,75
2 21 8 13 16,5
3 21 10 11 12,75
3 21 8 13 16,5
4 21 10 11 12,75
4 21 8 13 16,5
5 21 10 11 12,75
5 21 8 13 16,5
6 21 9 12 14,625
6 21 7 14 18,375
7 21 9 12 14,625
7 21 7 14 18,375
8 21 9 12 14,625
8 21 7 14 18,375
9 21 9 12 14,625
9 21 7 14 18,375
10 21 9 12 14,625
10 21 7 14 18,375
11 21 9 12 14,625
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
20
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
11 21 7 14 18,375
3.3.3.2- Ph ơng án 2.
- Các cột thu lôi phía trạm 110kV đợc bố trí độc lập là cột số 5 có độ cao là
21m; các cột số 1 đến số 4 đợc bố trí trên các thanh xà có độ cao 10m và các cột
này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m)
- Các cột thu lôi phía 35kV đợc bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột cao

thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu sét
độc lập cao 21m là cột số 10 và 11 ta đặt ở vị trí mới nh hình ( 3 6 ).
Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi:
Cách tính đợc tiến hành tơng tự nh ở phơng án 1.
Xét nhóm cột (1;2;5) (2;3;5) (3;4;5):
Tơng tự nh ở phơng án 1 ta có bảng ( 3 3 ):
Nhóm cột
Đờng kính vòng tròn
ngoại tiếp tam giác (D)
Độ cao tối thiểu để nhóm cột bảo vệ đợc
hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng (h
a
)
(1;2;5) 28,4m 3,55m
(3;4;5) 25,1m 3,14m
(2;3;5) 29m 3,6m
Xét nhóm cột (6;7;11) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột (6;7;11).
Đoạn (6ữ7) = 15m. Đoạn (6ữ11) = (7ữ11)
.m.,, 77161557
22
=+=
2724
2
7716771615
,
,,
p =
++

=
.m,
),,).(,,).(,.(,.

r 379
771627247716272415272427244
7716771615
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11)là: D =9,37.2 = 18,75m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột (6;7;11) bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:
.m,
,D
h
a
342
8
7518
8
===
Tơng tự ta có nhóm cột (8;9;10) có các giá trị nh nhóm cột (6;7;11):
h
a
=2,34m.
Tính độ cao của cột thu lôi kim thu sét:
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
21

đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
- Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp
đợc xác định bởi:
Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ h
x
: độ cao của vật đợc bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
- Đối với phía 110kV các thanh xà cao 10m (h
x
= 10m) do đó độ cao tối thiểu
của cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a
=10 + 3,6 = 13,6m.
Vì chủng loại chung của cột ly tâm cốt sắt có độ cao 12m; 16m, mặt khác do
có các cột chiếu sáng có độ cao là 21m, nên ta chọn loại cột 16m. Kim thu sét ta
chọn loại sắt ống có chiều cao là 5m. Do đó độ cao cột thu lôi là:
h = 16 + 5 = 21m.
Vậy độ cao bảo vệ phía 110kV là: 21m.
- Đối với phía 35kV các thanh xà cao 9m (h
x
= 9m) do đó độ cao tối thiểu
của cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a

=9 + 3,6 = 12,6m.
Ta cũng chọn độ cao bảo vệ phía 35kV là: 21m.
Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 21m:
ở các độ cao (10;9;8;7)m nh đã tính ở phần 1 ta có bảng (3 4 ).
* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột (1;2), (1;5), (2;5), (3;4), (3;5), (4;5), (2;3)
nh bảng (3 5 ).
Xét cặp cột (6;7) và (8;9) có:
ở độ cao 9m nh ở phơng án1 ta có bảng ( 3 4 ) :
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
xo
(m) h
o
(m)
6-7 21 9 12 12,045 19,28
6-7 21 7 14 15,595 19.28
8-9 21 9 12 12,045 19,28
8-9 21 7 14 15,595 19.28
Xét cặp cột (6;11) khoảng cách giữa hai cột là: a = 16,77m.
Độ cao lớn nhất của khu vực đợc bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
,a
hh
o

618
7
7716
21
7
===
ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 12,4m.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
22
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h,r
o
x
oxo
3258
81680
9
181651
80
151 =

=








=
ở độ cao 7m: h
x
= 7m < 2/3h
o
= 12,4m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h,r
o
x
oxo

07512
81680
7
181651
80
151 =






=








=
Vì cặp cột (6;11), (7;11), (8;10), (9;10) nh nhau nên ta có bảng (3 5 ):
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r

xo
(m) h
o
(m)
6-11 21 9 12 8,325 16,8
6-11 21 7 14 12,075 16,8
7-11 21 9 12 8,325 16,8
7-11 21 7 14 12,075 16,8
8-10 21 9 12 8,325 16,8
8-10 21 7 14 12,075 16,8
9-10 21 9 12 8,325 16,8
9-10 21 7 14 12,075 16,8
Nhận xét:
Qua tính toán ở trên ta có các bảng ( 3 7) và ( 3 8 ) vẽ phạm vi bảo vệ
của hệ thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể đợc trình bày ở hình (3 7).
Từ hình vẽ (3 7) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong
phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi.
Vậy với cách bố trí thu lôi nh phơng án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật.
Bảng (36): Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi ở phơng án 2
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
x
(m)
1 21 10 11 12,75
1 21 8 13 16,5

2 21 10 11 12,75
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
23
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
2 21 8 13 16,5
3 21 10 11 12,75
3 21 8 13 16,5
4 21 10 11 12,75
4 21 8 13 16,5
5 21 10 11 12,75
5 21 8 13 16,5
6 21 9 12 14,625
6 21 7 14 18,375
7 21 9 12 14,625
7 21 7 14 18,375
8 21 9 12 14,625
8 21 7 14 18,375
9 21 9 12 14,625
9 21 7 14 18,375
10 21 9 12 14,625
10 21 7 14 18,375
11 21 9 12 14,625
11 21 7 14 18,375
Bảng(37): Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi ở phơng án 2
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h

x
r
xo
(m) h
o
(m)
1-2 21 10 11 7,2 17,3
1-2 21 8 13 10,95 17,3
1-5 21 10 11 9,42 18,78
1-5 21 8 13 13,17 18,78
2-5 21 10 11 9,42 18,78
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
24
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
2-5 21 8 13 13,17 18,78
2-3 21 10 11 6,567 16,878
2-3 21 8 13 10,3 16,878
3-4 21 10 11 9,1 18,57
3-4 21 8 13 12,855 18,57
3-5 21 10 11 7,545 17,53
3-5 21 8 13 11,295 17,53
4-5 21 10 11 8,25 18,0
4-5 21 8 13 12,0 18,0
6-7 21 9 12 12,045 19,28
6-7 21 7 14 15,595 19,28
6-11 21 9 12 8,325 16,8
6-11 21 7 14 12,075 16,8
7-11 21 9 12 8,325 16,8
7-11 21 7 14 12,075 16,8

8-9 21 9 12 12,045 19,28
8-9 21 7 14 15,595 19,28
9-10 21 9 12 8,325 16,8
9-10 21 7 14 12,075 16,8
8-10 21 9 12 8,325 16,8
8-10 21 7 14 12,075 16,8
4 -Kết luận.
Qua tính toán ở trên ta thấy cả hai phơng án đều đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ
thuật, nhng phơng án I do các cột 10 ;11 nằm ra ngoài gần tờng bao trạm nên
đảm bảo về mỹ quan và cách xa các thiết bị mang điện tạo không gian thông
thoáng. Ngoài ra do nằm gần tờng bao xung quanh trạm nên ta có thể lợi dụng
cột để lắp đặt hệ thống chiếu sáng cho trạm. Do vậy ta chọn phơng án I.
Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41
Trang
25