Thiết kế chống sét cho trạm phân phối 11022kV Mỹ Xá

Đồ án kỹ thuật điện cao áp

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong hệ thống điện trạm biến áp và đường dây điện là 2 phần tử quan
trọng, làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối năng lượng điện.Bảo vệ trạm biến
áp và đường dây là nhiệm vụ quan trọng để việc cung cấp năng lượng điện
được liên tục và ổn định. Bảo vệ chống sét trạm biến áp,đường dây bao gồm
các phần:
+ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: các trạm biến áp được bảo vệ bằng dây
chống sét (treo trên các thiết bị và các xà đỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống
sét kiểu Franklin.
+ Mạng lưới nối đất: để tản dòng điện sét trong đất hạn chế các phóng điện
ngược trên các công trình cần bảo vệ.
+ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào đường dây .
+ Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm.
Yêu cầu đề ra là thiết kế chống sét cho trạm phân phối 110/22kV Mỹ Xá
với số liệu sau :
Sơ đồ: 110kV Sơ đồ một thanh góp .
22kV được bọc chì chôn xuống đất.
Độ cao cần bảo vệ: Trạm 110kV là 11m và 8m.
Máy biến áp: TM 110/22kV.
Có 2 đường dây 110kV vào trạm.
Điện trở suất của đất: 95 Ωm.
Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt đi kèm.

Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
1
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
CHƯƠNG I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP
1.1. CÁC YÊU CẦU:
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an

toàn của hệ thống bảo vệ.
Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể, hệ thống
các cột thu sét có thể được đặt trên các độ cao có sẵn như xà, cột đèn chiếu
sáng... hoặc được đặt độc lập.
Khi đặt hệ thống cột thu sét trên kết cấu của trạm sẽ tận dụng được độ cao
vốn có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của cột thu sét. Tuy nhiên đặt
hệ thống thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có sét đánh 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 ngược từ hệ thống thu sét sang
các phần tử mang điện khi cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột
thu sét trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và điện trở tản
của bộ phận nối đất nhỏ.
Đối với trạm phân phối ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao
nên có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của kết
cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm
phân phối theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện I
S
khuếch tán vào đất
theo 3 - 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ
sung để cải thiện trị số điện trở nối đất.
Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở lên là cuộn
dây của máy biến áp. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì
yêu cầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất của cột thu sét
và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15m.
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
2
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên
cần chú ý nối đất bổ sung ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ
thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không được quá 4Ω.

Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét
đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến vật
được bảo vệ.
Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công
trình cần bảo vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý.
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 đến đèn phải được cho vào ống chì và chèn vào.
1.2. PHẠM VI BẢO VỆ CỦA HỆ THỐNG THU SÉT:
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.
Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngược lại dùng để thu
hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các mũi nhọn nhân tạo sau đó
dẫn dòng điện sét xuống đất.
Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác vào một
điểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải là vào điểm bất kỳ nào trên công
trình.Cột thu sét tạo ra một khoảng không gian gần cột thu sét (trong đó có vật
cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ .
a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền được giới hạn bởi mặt
ngoài của hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình.
)(
1
6,1
X
X
X
hh
h
h

r
−
+
=
(1-1)
Trong đó : h: độ cao cột thu sét.
h
X
: độ cao cần bảo vệ.
h
a
=h-h
X
: độ cao hiệu dụng cột thu sét.
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
3
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
r
X
: bán kính của phạm vi bảo vệ.
Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi
bảo vệ dạng đơn giản hoá đường sinh của hình chóp có dạng đường gẫy khúc
như hình sau:

Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Bán kính được tính toán theo công thức sau:
Nếu
hh
X
3

2
≤
thì
)
8,0
1(5,1
h
h
hr
x
X
−=
(1.2)
Nếu
hh
X
3
2
>
thì
)1(75,0
h
h
hr
x
X
−=
(1.3)

-->