đồ án tốt nghiệp môn cao áp, chương 4 potx

Chng 4: Tính độ cao cột thu lôi
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào
trạm biến áp đ-ợc xác định bởi: h = h
x
+ h
a
Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ h
x
: độ cao của vật đ-ợc bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi.


độ cao tác dụng của các cột thu lôi là :
h = 5,8 + 11 =16,8 m


ta chọn cột thu lô có độ cao h = 17m
Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 17m:
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m: h
x
=11 m < 2/3 h = 11,33 m.
Nên:
m
h
h
hr
x

x
9,4
17.8,0
11
117.5,1
.8,0
1.5,1














- Bán kính bảo vệ ở độ cao 6m:
m
h
h
hr
x
x
25,14
17.8,0

6
117.5,1
.8,0
1.5,1














* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi:
- Xét cặp cột 1;2. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 30,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
5,12
7
4,30
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 8,2m: h
x
= 8,2m > 2/3h
o
= 8,1m. Nên :
.85.2
5,12
2,8
1.15,12.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 2;3. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 34m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
15,12
7
34
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 8,2m: h
x
= 8,2m > 2/3h
o
= 8m. Nên :
.97,2
15,12
2,8
1.15,12.75,01.75,0
m
h
h

hr
o
x
oxo

















- Xét cặp cột 1;4. Khoảng cách giữa hai cột là: a =34m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
12
7
34

17
7

ở độ cao 8,2m: h
x
= 8,2m > 2/3h
o
= 8m. Nên :
Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
.85,2
12
2,8
1.12.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 3;6. Khoảng cách giữa hai cột là: a =35m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
13
7
35
18
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ë ®é cao 11m: h
x
= 11m > 2/3h
o
= 8,7m. Nªn :
.5,1
13
11
1.13.75,01.75,0
m

h
h
hr
o
x
oxo

















- XÐt cÆp cét 7;8. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét lµ: a = 25m
§é cao lín nhÊt cña khu vùc b¶o vÖ gi÷a hai cét thu l«i lµ:
m
a
hh
o
4,13

7
25
17
7

ë ®é cao 11m: h
x
= 11m > 2/3h
o
= 8,9m. Nªn :
.8,1
4,13
11
1.4,13.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo


















- XÐt cÆp cét 6-7. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét lµ: a = 17,8m.
§é cao lín nhÊt cña khu vùc b¶o vÖ gi÷a hai cét thu l«i lµ:
m
a
hh
o
45,14
7
8,17
17
7

ë ®é cao7,5: h
x
= 11m > 2/3h
o
=9,63m
.58,2
45,14
11
1.45,14.75,01.75,0
m

h
h
hr
o
x
oxo

















- XÐt cÆp cét 5;8. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét lµ: a = 17m.
§é cao lín nhÊt cña khu vùc b¶o vÖ gi÷a hai cét thu l«i lµ:
m
a
hh
o
57,14

7
17
17
7

B¸n kÝnh cña khu vùc b¶o vÖ ë gi÷a hai cét thu l«i lµ:
ë ®é cao 11m: h
x
= 11m > 2/3h
o
= 9,72m. Nªn :
.68,2
57,14
11
1.57,14.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo


















NhËn xÐt: Qu¸ tÝnh to¸n ë trªn ta vÏ ph¹m vi b¶o vƯ cđa hƯ
thèng cét thu l«i cho toµn tr¹m. Cơ thĨ ®-ỵc tr×nh bµy ë h×nh vÏ
Tõ h×nh vÏ ta thÊy r»ng toµn bé c¸c thiÕt bÞ cđa tr¹m ®Ịu n»m
trong ph¹m vi b¶o vƯ cđa c¸c cét thu l«i.
VËy víi c¸ch bè trÝ thu l«i nh- ph-¬ng ¸n I lµ ®¶m b¶o vỊ mỈt
kü tht.
I.3.3.2- Ph-¬ng ¸n 2.
Ta bè trÝ 9 cét thu l«i trong ®ã 5 cét bè trÝ trªn thanh xµ cao
11m vµ c¸c cét cßn l¹i bè trÝ ®éc lËp :
T1
T2
Phòng điều khiển
Phòng phân phối
Phòng tụ bù
Sơ đồ hiện trạng mặt bằng TBA 110 kV Văn Điển : Phương án 2
1
2
4
3
5
7

15.000 19.000 25.000 32.000
3
6
PHÍA 22KV PHÍA 110KV
TÝnh ®é cao t¸c dơng cđa cét thu l«i:
§Ĩ b¶o vƯ ®-ỵc mét diƯn tÝch giíi h¹n bëi mét tam gi¸c (hc tø
gi¸c) th× ®é cao cđa cét thu l«i ph¶i tho¶ m·n: D
 8h
a
Trong ®ã:
- D: Là đ-ờng 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 đ-ợc.
- 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 đ-ợc với nhau để bảo vệ đ-ợc 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;3.
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác tạo bởi các cột 1;2;3. (1
2 = 30,4m , từ 2 3 = 34m .Và
đ-ờng kính vòng tròn là:
mD 5,46344,30
22

Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;2;3 bảo vệ đ-ợc hoàn
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
h
a
.4,5
8
5,46
8

Ta thấy tam giác vuông 123 có diện tích lớn hơn diện tích tam
giác 238 , do đó phạm vi bảo vệ của nhóm cột 1;2;3 cũng là phạm
vi bảo vệ của nhóm cột 2;3;8
- Xét nhóm cột 1;3;8 .
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác tạo bởi các cột 1;3;8. (1
3 = 46,5m; từ 3 - 8 = 26m ; 1 8 =
= 34,4m) .
Và đ-ờng kính vòng tròn là:
Ta có công thức để tính đ-ờng kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác (1;3;8):
)81(
)).().(.(.2




cpbpapp

cba
D
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (1;3;8):
2
cba
p



+ r là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác
(1;3;8).
Thay số vào (I 8 ) ta có:
Bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (1;3;8) là:
mp 5,53
2
4,34265,46




mD 9,46
)4,345,53).(265,53).(5,465,53(5,53.2
4,34.26.5,46



Đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (1;3;8) là: D =46,9
m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;3;8 bảo vệ đ-ợc hoàn
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:

m
D
h
a
.9,5
8
9,46
8

- Xét nhóm cột 4;7;8 .
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác tạo bởi các cột 4;7;8. (4
7 = 25m; từ 7 - 8 = 26m ; 4 8 = =
30m) .
Và đ-ờng kính vòng tròn là:
Ta có công thức để tính đ-ờng kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác (4;7;8):
)81(
)).().(.(.2




cpbpapp
cba
D
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (4;7;8):
2
cba
p

+ r là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác
(4;7;8).
Thay số vào (I 8 ) ta có:
Bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (4;7;8) là:
mp 5,40
2
302625




mD 6,31
)305,40).(265,40).(255,40(5,40.2
30.26.25



Đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (4;7;8) là: D =31,6
m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 4;7;8 bảo vệ đ-ợc hoàn
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
h
a
4
8

6,31
8

- Xét nhóm cột 4;5;7.
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác tạo bởi các cột 4;5;7. (4
5 = 32m , từ 4 7 = 25m .Và
đ-ờng kính vòng tròn là:
mD 6,402532
22

Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 4;5;7 bảo vệ đ-ợc hoàn
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
h
a
.1,5
8
6,40
8

- Xét nhóm cột 5;6;7 .
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác tạo bởi các cột 5;6;7. (5
6 = 30,4m; từ 6 - 7 = 32m ; 5 7 =
40,6m) .
Và đ-ờng kính vòng tròn là:
Ta có công thức để tính đ-ờng kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam
giác (5;6;7):

)81(
)).().(.(.2




cpbpapp
cba
D
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (5;6;7):
2
cba
p



+ r là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác
(5;6;7).
Thay số vào (I 8 ) ta có:
Bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (5;6;7) là:
mp 5,51
2
6,40324,30




mD 41
)6,405,51).(325,51).(4,305,51(5,51.2
6,40.32.4,30

Đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (5;6;7) là: D =41 m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 5;6;7 bảo vệ đ-ợc hoàn
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
h
a
.2,5
8
41
8

Nh- vậy đối với tất cả các cột thu lôi có thể lấy một độ cao tác
dụng là :
h
a
= 6m
Tính độ cao cột thu lôi ;
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào
trạm biến áp đ-ợc xác định bởi: h = h
x
+ h
a
Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ h
x
: độ cao của vật đ-ợc bảo vệ.

+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi.


độ cao tác dụng của các cột thu lôi là :
h = 5,4 + 11 =16,4 m


ta chọn cột thu lô có độ cao h = 17m
Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 17m:
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m: h
x
=11 m < 2/3 h = 11,33 m.
Nên:
m
h
h
hr
x
x
9,4
17.8,0
11
117.5,1
.8,0
1.5,1

- Bán kính bảo vệ ở độ cao 6m:
m
h
h
hr
x
x
25,14
17.8,0
6
117.5,1
.8,0
1.5,1

* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi:
- Xét cặp cột 1;2. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 30,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
66,12
7
4,30
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 8,2m: h
x
= 8,2m < 2/3h
o
= 8,4m. Nên :
.6,3
66,12.8,0

2,8
1.66,12.5,1
.8,0
1.5,1
m
h
h
hr
o
x
oxo

















- Xét cặp cột 2;3. Khoảng cách giữa hai cột là: a =34m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

m
a
hh
o
14,12
7
34
17
7

ở độ cao 8,2m: h
x
= 8,2m > 2/3h
o
= 8,1m. Nên :
Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
.3
14,12
2,8
1.14,12.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 3,4. Khoảng cách giữa hai cột là: a =25,6m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
3,13
7
6,25
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 11m: h
x
= 11m > 2/3h

o
= 8,8m. Nên :
.72,1
3,13
11
1.3,13.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 6,7: Khoảng cách giữa hai cột là: a = 32m
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
4,12
7
32
17
7

ở độ cao 11m: h
x
= 11m > 2/3h
o
= 8,3m. Nên :
.05,1
4,12
11
1.4,12.75,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 5-6. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 30,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
6,12
7
4,30
17
7

ở độ cao11: h
x
= 11m > 2/3h

o
=8,4m
.2,1
6,12
11
1.6,7512,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 7-8. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 26m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
3,13
7
26
17
7

ở độ cao11: h
x
= 11m > 2/3h
o
=8,9m
.73,1
3,13
11
1.3,7513,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

- Xét cặp cột 1-8. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 34,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hh
o
1,12
7
4,34
17
7

ở độ cao11: h
x
= 11m > 2/3h

o
=8,1m
.82,0
1,12
11
1.1,7512,01.75,0
m
h
h
hr
o
x
oxo

Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ
thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể đ-ợc trình bày ở hình vẽ :
Từ hình vẽ 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- ph-ơng án II là đảm bảo về mặt
kỹ thuật.
I.4 -Kết luận.
Qua quá trình tính toán trên ta thấy cả hai ph-ơng án đều đảm
bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật và hai ph-ơng án t-ơng đ-ơng về mặt
kinh tế. Ta thấy ph-ơng án II bố trí hợp lí cột chống sét hơn
ph-ơng án I: Do vậy ta chọn ph-ơng án II.