ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 220KV Giáo viên hướng dẫn TRẦN VĂN TỚP (ĐỀ 2)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

Họ và tên sinh viên: Đậu Quang Hòa
Lớp: TC Hà Tĩnh
Ngành: Hệ thống điện
I. Đầu đề thiết kế:
1. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp TBA 220/110kV
2. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn và nối đất chống sét cho TBA
3. Tính chỉ tiêu chống sét của đường dây 220kV
4. Tính tốn bảo vệ trạm khi có sóng q điện áp lan truyền
II. Các số liệu ban đầu:
1. Trạm biến áp: (Sơ đồ mặt bằng trong hình vẽ đi kèm)
- 220/110 sơ đồ nối điện phía 220kV 4 mạch đường dây, 2 MBA
- Sơ đồ ½ phía 110kV: Sơ đồ 2 thanh góp, 6 mạch đường dây 110kV
2. Điện trở nối đất: δ = 100Ωm
3. Đường dây 220machj đơn dùng 1 dây chống sét C70 độ cao cột 25m; dây
dẫn AC240, khoảng cột 250m, độ treo cao các dây dẫn pha A = 19m, pha B và C =
14m, điện trở nối đất cột điện Rc = 13Ω; cách điện 16 phần tử PS120(h=146mm), số
ngày dông sét 95/năm.
Cán bộ hướng dẫn

Trần Văn Tớp

By Giangdt

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP


8m
34m
51m
48m

AT1

34m

40m

AT2

51m

By Giangdt

56,5m

8m

84,5m

Nhà điều hành

9m

9m

17m

16m

16m

14m

34m

8m

3m

4m

79m

72m
10m


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

MụC LụC
CHƯƠNG i ................................................................................................................ 3
TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO .............................. 3
TRạM Biến áp 220/110kV .................................................................................... 3
1

CáC YÊU CầU Kỹ THUậT ............................................................................. 3

2

phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét................................................................ 5
2.1

Phạm vi bảo vệ của cột thu sét ................................................................ 5

2.2

Phạm vi bảo vệ của dây thu sét ............................................................... 9

3

mô tả trạm biến áp cần bảo vệ....................................................................... 10

4

các phương ¸n bè trÝ cét thu sÐt ...................................................................... 12
4.2

5

Ph­¬ng ¸n 1........................................................................................... 12
Phương án 2 .......................................................................................... 26

So sánh và tổng kết các phương án................................................................ 38

CHƯƠNG II: ............................................................................................................ 40
TíNH TOáN NốI ĐấT CHO TRạM BIếN áP 220/110KV................................... 40
1

Mở đầu ......................................................................................................... 40
1.1

Nối đất an toàn: .................................................................................... 40

1.2

Nối đất làm việc :.................................................................................. 40

1.3

Nối đất chống sét: ................................................................................. 40

2

Các yêu cầu kĩ thuật ..................................................................................... 41

3

Lý thuyết tính toán nối đất............................................................................ 42
3.1

3.2

4

Tính toán nối đất an toàn....................................................................... 42
Tính toán nối đất chống sét ................................................................... 44

Tính toán nối đất........................................................................................... 46
4.1

Tính toán nối đất an toàn....................................................................... 46

4.2

Nối đất chống sét .................................................................................. 51

CHƯƠNG III............................................................................................................ 60
Bảo vệ chống sét đường dây 220 kV ....................................................... 60
Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

1

By Giangdt

4.1


Đồ án tốt nghiệp

1

kỹ thuật điện cao áp

mở đầu.......................................................................................................... 60
1.1

Các yêu cầu kỹ thuật............................................................................. 60

1.2

Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây............................................... 61

1.3

tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây ....................................... 64

Chương iv ......................................................................................................... 102
Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền............................................ 102
từ đường dây vào trạm ............................................................................ 102
1

Mở đầu : ..................................................................................................... 102

2

Các yêu cầu kỹ thuật................................................................................... 103

3

Lý thuyết tính điện áp trên cách điện khi có sóng truyền: ........................... 104

3.2

4

Khái niệm : ......................................................................................... 104
Xác định điện áp tại điểm nút bằng phương pháp đồ thị :.................... 107

Tính toán bảo vệ sóng qúa điện áp truyền vào trạm : .................................. 109
4.1

Mô tả trạm cần bảo vệ :....................................................................... 109

4.2

Lập sơ đồ thay thế tính toán trạng thái sóng của trạm : ....................... 109

4.3

Thiết lập phương pháp tính điện áp với các nút trên sơ đồ rút gọn ....... 113

4.4

Dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm. ............................................. 118

4.5

Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm : ............................................ 119

4.6

KÕt luËn : ............................................................................................ 121

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

2

By Giangdt

3.1


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

CHƯƠNG i
TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO
TRạM Biến áp 220/110kV
*******
1 CáC YÊU CầU Kỹ THUậT
1)Tất cả các thiết bị bảo vệ cần phải được nằm trọn trong phạm vi an toàn của hệ
thống bảo vệ. Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các cấp điện áp mà hệ thống
các cột thu sét có thể được đặt trên các độ cao có sẵn của công trình như xà, cột đèn
- Khi đặt hệ thống cột thu sét trên bản thân công trình, sẽ tận dụng được độ cao vốn
có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của hệ thống thu sét. Tuy nhiên điều kiện
đặt hệ thống thu sét trên các công trình mang điện là phải đảm bảo mức cách điện cao
và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất bé
+Đối với trạm biến áp ngoài trời từ 110 kV trở lên do có cách điện cao (khoảng
cách các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) nên có thể đặt cột thu sét trên các kết
cấu của trạm. Tuy nhiên 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 is
khuyếch 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 nhằm đảm bảo điện trở không quá 4.
+Nơi yếu nhất của trạm biến áp ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây của
MBA. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ MBA thì yêu cầu khoảng cách giữa hai
điểm nối đất vào hệ thống nối đất của hệ thống thu sét và vỏ MBA theo đường điện phải
lớn hơn 15m.
- Khi đặt cách ly giữa hệ thống thu sét và công trình phải có khoảng cách nhất định,
nếu khoảng cách này quá bé thì sẽ có phóng điện trong không khí và đất

u Quang Hũa TC H Tnh

3

By Giangdt

chiếu sáng. . . hoặc được đặt độc lập.


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

2) Phần dẫn ®iƯn cđa hƯ thèng thu sÐt cã ph¶i cã tiÕt diện đủ lớn để đảm bảo thoả

By Giangdt

mÃn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.

u Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

4


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

2 phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét
2.1

Phạm vi bảo vệ của cột thu sét

2.1.1Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hình
chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi công thức.
rx

1,6
(h h x )
hx
1
h

(1 1)

Trong đó:
hx: độ cao vật cần bảo vệ
h- hx= ha: độ cao hiệu dụng cột thu sét
rx: 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
dạng đơn giản hoá với đường sinh của hình chóp có dạng đường gÃy khúc được biểu
diễn như hình vẽ dưới đây.
a
0,2h
h

b
0,8h
c

a'
0,75h

1,5h

R

Hình 1- 1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sÐt.

Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh

5

By Giangdt

h: ®é cao cét thu sÐt


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

Bán kính bảo vệ ở các mức cao khác nhau được tính toán theo công thức sau.
+ Nếu h x

h
2
h thì rx  1,5.h.(1 - x )
3
0,8.h

h
2
+ NÕu h x  h th× rx  0,75.h.(1 - x )
h
3

(1 – 2)
(1 – 3)

Chú ý:
Các công thức trên chỉ đúng trong trường hợp cét thu sÐt cao d­íi 30m. HiƯu qu¶ cđa
cét thu sét cao quá 30m có giảm sút do độ cao định hướng của sét giữ hằng số. Có thể dùng
các công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhưng phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p. Với
p

5,5
và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp.
h

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét kết hợp thì lớn hơn nhiều so với tổng phạm vi bảo vệ
của hai cột đơn. Nhưng để hai cột thu sét có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai
cột thì phải thoả mÃn điều kiện a < 7h (h là chiều cao của cột).
Phạm vi bảo vệ của hai cét thu sÐt cã cïng ®é cao.

- Khi hai cột thu sét có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách a (a < 7h) thì độ
cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ho được tính như sau:
ho h -

a
7

(1 4)

Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sÐt cã chiỊu cao b»ng nhau.

Đậu Quang Hịa – TC H Tnh

6

By Giangdt

2.1.2Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cét thu sÐt.


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

R

0,2h
h
ho
0,75h

hx
1,5h

a
rx
r0x

Hình 1- 2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau.

+ NÕu h x 

h
2
h o th× rox  1,5 h o (1 x )
3
0,8h o

h
2
+ NÕu h x  h o th× rox  0,75h o (1 - x )
3
ho

By Giangdt

TÝnh rox:
(1 – 5)
(1 – 6)

Chó ý:
Khi ®é cao của cột thu sét vượt quá 30m thì ngoài các hiệu chỉnh như trong phần
chú ý của mục 1 thì còn phải tính ho theo công thức:
ho h -

a
7p

(1 7)

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.

Giả sử có hai cột thu sÐt : cét 1 cã chiÒu cao h1, cét 2 cã chiỊu cao h2 vµ
h1 > h2. Hai cét cách nhau một khoảng là a.
Trước tiên vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h1, sau đó qua đỉnh cột thấp h2 vẽ đường
thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này được
xem là đỉnh của cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h2, hình thành ®«i cét ë ®é

Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh

7


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

cao bằng nhau và bằng h2 với khoảng cách là a. Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ của
cột 1
1
3

2
0,2h2

h1

h2

1,6h2

ho
a'

0,75h2

x

0,75h1

1,6h1

a

Hình 1- 3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét khác nhau.
Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột (số cột >2).

Một nhóm cột sẽ hình thành 1 đa giác và phạm vi bảo vệ được xác định bởi toàn

By Giangdt

bộ miền đa giác và phần giới hạn bao ngoài giống như của từng đôi cột
a
a
b

D
b
c

D

Hình 1- 4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột.
Vật có độ cao hx nằm trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét sẽ được bảo vệ
nếu thoả mÃn điều kiện:
D ha = 8.(h - hx)

(1 8)

Với D là đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu sét.
Chú ý:
Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo p.
D  ha.p= 8.(h - hx).p

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

(1 – 9)

8


Đồ án tốt nghiệp

2.2

kỹ thuật điện cao áp

Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

2.2.1Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rông của phạm vi bảo vệ phụ
thuộc vào mức cao hx được biểu diễn như hình vẽ.
a
0,2h
b

h

0,8h
a'
0,6h

1,2h

2bx

Hình 1- 5: Phạm vi bảo vệ của một day thu sét.
Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có
các hoành độ 0,6h và 1,2h.
h
2
h o thì b x  1,2. h.(1 - x )
3
0,8h

(1 - 10)

h
2
h x  h o th× b x  0,6.h.(1 - x )
h
3

(1 - 11)

+ NÕu h x 
+ NÕu
Chó ý:

Khi ®é cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo p.
2.2.2Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu sét phải
thoả mÃn điều kiện s < 4h.
Với khoảng cách s trên thì dây có thể bảo vệ được các ®iĨm cã ®é cao.

Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh

9

By Giangdt

c


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

h

o

h -

Phạm vi bảo vệ như hình vẽ.

h
4

(1 12)

R
0,2h

h

ho
0,6h

hx

s

1,2h

bx

Hình 1- 6: Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.

By Giangdt

Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống của một dây còn phần bên trong được giới
hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai điểm treo dây thu sét và điểm có độ
cao h o h -

s
so với đất.
4

3 mô tả trạm biến áp cần bảo vệ
Trạm có tổng diện tích 19481m2, gồm hai phần 110kV và 220kV. Tại trung tâm của
trạm đặt hai máy biến áp AT1 và AT2 .
- Phía 110kV bao gồm 6 lộ dây ra và xà đỡ. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 8m và
11m.
- Phía 220kV bao gồm 4 lộ dây đến và các xà đỡ. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 11m
và 17m. (hình 1)

u Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

10


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

72m

8m

40m

48m

10m

4m
8m
9m

17m
16m
79m
3m

34m

8 4 ,5 m

220 kV

N h à đ iề u h à n h

AT2

9m

AT1

8m

34m

51m

34m

51m

Hình1-7 : Sơ đồ mặt bằng trạm

u Quang Hũa TC Hà Tĩnh

11

By Giangdt

16m

5 6 ,5 m

14m

110 kV


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

4 các phương ¸n bè trÝ cét thu sÐt
4.1

Ph­¬ng ¸n 1
72m

8m

40m

10m

AT2

3m

34m

79m

220 kV

8 4 ,5 m

16m

17m

N h à đ iề u h à n h

9m

AT1

8m

34m

51m

34m

51m

Hình1-8: Sơ đồ bố trí cột của phương án 1
u Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

12

By Giangdt

9m

16m

5 6 ,5 m

110 kV

14m

8m

4m

48m


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

Phía 110kV bố trÝ 6 cét thu sÐt gåm c¸c cét N1, N2, N3, N4, N5, N6 trong đó các cột
N1, N2, N6 bố trí trên xà 8m và cột N5 bố trí trên xà 11m.
Phía 220kV bố trí 12 cột thu sét gồm các cột N7, N 8 bố trí trên xà 17m và
N9->N18 bố trí trên xà 11m

4.1.1Tính độ cao tác dụng của các cặp cột thu sét.
Xét nhóm cột (1, 2, 5, 6):

Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a1,2 = a5,6 =48(m);
a1,6 = a2,5= 30(m).
- Đường kính của đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đường chéo.
a1,2 2 + a2,5 2 = 482 + 302 = 56, 6( m) .

- Độ cao tác dụng để 4 cột 1,2,5,6 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mÃn điều kiện:
ha

D 56, 6
=
= 7, 07( m)
8
8

− XÐt nhãm cét (2, 3, 4, 5):

Nhãm 4 cét này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
A2,3 = a4,5 =40(m);
A2,5 = a3,4= 30(m).
- Đường kính của đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là ®­êng chÐo.
D =

a2,32 + a3,4 2 = 402 + 302 = 50( m) .

- Độ cao tác dụng để 4 cột 2,3,4,5 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi

chúng thì phải thoả mÃn điều kiện:
ha

D 50
=
= 6, 25( m)
8 8

− XÐt nhãm cét 6,8,9.

- Nhãm cét này tạo thành hình tam giác.
u Quang Hũa TC Hà Tĩnh

13

By Giangdt

D =


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

a = a6,9 = 49,5(m).
b = a8,9 = 51(m).
c = a6,8 = 31,5(m).
- Đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:
D  2. R  2.

a.b.c
4. p(p  a )(p  b )(p c)

Trong đó:
p

: là nửa chu vi của tam giác

a, b, c: là độ dài tương ứng 3 cạnh của tam giác
p =

a + b + c 49,5 + 51 + 31,5
=
= 66 (m)
2
2

D = 2. R = 2.

a.b.c
= 51, 06 (m)
4. p( p − a )( p b)( p c)

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 6,8,9 bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mÃn điều kiện:
ha

D 51, 06
=
= 6,38(m )

8
8

Tính toán tương tự đối với các nhóm (5,6,8); (5,7,8); (4,5,7)
− XÐt nhãm cét (7, 8, 13, 14) vµ (9, 10, 11, 12).

- Các nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a7,8 = a13,14 = a9,10 = a11,12 = 34(m);
a7,14 = a8,13 = a10,11 = a9,12 = 33(m).
- Đường kính của đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đường chéo.
D  a 8,14  a 8,13  a 7, 8  a 7,14  34 2  33 2  47,38(m) .
2

2

- Độ cao tác dụng để 4 cột 7, 8, 13, 14 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mÃn điều kiện:
ha

u Quang Hịa – TC Hà Tĩnh

D 47,38

 5,92(m)
8
8

14

By Giangdt

VËy ®­êng kính của tam giác là:


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

Xét nhóm cột (8, 9, 12, 13).

- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a8,9 = a12,13 = 51(m);
a8,13 = a9,12 = 33(m).
- §­êng kÝnh cđa đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là ®­êng chÐo.
D  a 9,13  a 8,12  a 8, 9  a 8,12  512  33 2 60,75(m)
2

2

- Độ cao tác dụng để 4 cột 8, 9, 12, 13 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mÃn điều kiện:
ha

D 60,75

7,59(m)
8
8

- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:

a11,12 = a17 18 = a13,14 = a15,16 = 34(m);
a11,17 = a12,18 = a13,17 = a14,18 = 34(m).
- Đường kính của đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đường chéo:
D a 11,18  a 12,17  a 11,12  a 12 ,16  34 2  34 2  48,08(m)
2

2

- §é cao tác dụng để 4 cột 11, 12, 17, 18 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn
bởi chúng thì phải thoả mÃn điều kiện:
ha

D 48,08

6,01(m)
8
8

Xét nhãm cét (12, 13, 16, 17).

- Nhãm 4 cét nµy tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a12,13 = a16,17 = 51(m);
a12,17 = a13,17 = 34(m);
- §­êng kÝnh của đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đường chéo:

D a 12,16 a 13,17 a 12,13  a 12,16  512  34 2  61,29(m)
2

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

2

15

By Giangdt

− XÐt nhãm cét (11, 12, 17, 18) vµ (13, 14, 15, 16).


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

- Độ cao tác dụng để 4 cột 13, 13, 16, 17 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn
bởi chúng thì phải thoả mÃn điều kiện:
ha

D 61,29

7,66(m)
8
8

Bảng tổng kết

Đa giác

Đường kính đường tròn ngoại tiếp (m) ha(m) hamax(m)
Phía 110kV
56,6

7, 08

(2, 3, 4, 5)

50

6, 25

(6, 8, 9)

51,06

6, 38

(5, 6, 8)

48,18

6,02

(5, 7, 8)

42,19

5,27

(4, 5, 7)

47,29

5,91

7,08

By Giangdt

(1, 2, 5, 6)

PhÝa 220kV
(7, 8, 13, 14)

47,38

5,92

(8, 9, 12, 13)

60,75

7,59

(9, 10, 11, 12)

47,38

5,92

(11, 12, 17, 18)

48,08

6,01

(12, 13, 16, 17)

61,29

7,66

(13, 14, 15, 16)

48,08

6,01

7,66

− Chän ®é cao tác dụng cho trạm biến áp

Sau khi tính toán ®é cao t¸c dơng chung cho c¸c nhãm cét thu sét như ở trên, ta
chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm như sau:
- Phía 220kV
Nên ta chọn
- Phía 110kV
u Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

hmax =7,66m
ha = 8m.
hmax =7,08m.

16


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

Nên ta chọn

ha = 8m.

4.1.2Tính độ cao của các cột thu sét.
- Độ cao tác dụng chung cho toàn trạm là:
ha = 8m
- Độ cao của cột thu sét được tính theo công thức
h = hx + ha
Độ cao của cột thu lôi phÝa 220kV lµ:
h = ha + hx = 8 + 17 = 25 (m)
Độ cao của cột thu lôi phía 110kV lµ:
h = ha +hx = 8 + 11 = 19 (m)

By Giangdt

4.1.3Tính bán kính bảo vệ của các cột thu sét.
Bán kính bảo vệ của các cột thu sÐt cao 19m

(C¸c cét N1  N6 phÝa 110kV).
- B¸n kính baỏ vệ ở độ cao 11m:
Nên

2
2
h x 11 (m)  .h  .19  12,67(m)
3
3

hX
11
)  1,5.19.(1 
) 7,88(m)
0,8.h 0
0,8.19
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m:
2
h x  8 (m)  .h  12,67(m)
3
Nªn
8
rx  1,5 . 19.(1 
)  13,5(m)
0,8.19
rx  1,5.h.(1 

− B¸n kính bảo vệ của các cột thu sét cao 26m.

(Các cột N6 N14 phía 220kV)
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m

Nên

2
2
hx 17(m) .h .25 16,67(m)
3
3

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

17


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

hX
17
) 1,5.25.(1
) 6( m )
0,8.h 0
0,8.25
- Bán kính bảo vệ ë ®é cao 11m.
2
h x  11 (m)  .h  16,67(m)
3
Nªn
hX
11
rx  1,5.h.(1 
)  1,5.25.(1 

)  16,88(m)
0,8.h 0
0,8.25
rx 1,5.h.(1

4.1.4Tính bán kính bảo vệ ro(i, j) của các cặp cột liền kề.
Xét các cặp cột 1 - 2.

h1 = h2 = 19 (m);

a = 48m

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cét thu sÐt lµ:
a
48
 19 
 12,14(m)
7
7

By Giangdt

ho  h -

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 11m:
2
2
h x  11 (m)  h 0  .12,14  8,1(m)
3

3

Nªn
rox  0,75 h o (1 

hX
11
)  0,75.12,14(1 
)  0,86(m)
h0
12,14

+ ë ®é cao 8m:
2
h x  8 m  h 0  12,14(m)
3

Nªn
rox  1,5h o . (1 

hX
8
)  1,5.12,14(1 
)  3,21(m)
0,8.h 0
0,8.12,14

− XÐt cỈp cét 2 - 3.

h2 = h3 = 19 (m);

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

a = 40m
18


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

- Tính giống như cặp cột thu sét trên ta có ho = 13,29 m
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cét thu sÐt:
+ ë ®é cao 11 m: rox = 1,72 m
+ ë ®é cao 8 m : rox = 4,94 m
Xét cặp cột 3 - 4 và 1 - 6.

h = 19 (m);

a = 30 m

- TÝnh giống cặp cột thu sét trên ta có ho = 14,71 m
- Bán kính bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 11m: rox = 2,78m
+ ở ®é cao 8m: rox = 7,07m

h = 25 m;

By Giangdt

− Xét cặp cột 9 10 và 11 18, 18 – 17, 16 – 15, 15 - 14.

a = 34 m

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
ho h -

a
34
25
20,14(m)
7
7

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 17m:
2
2
h x  17 m  .h 0  .20,14  13,43(m)
3
3

Nªn
rox  0,75. h o .(1 

hX
17
)  0,75.20,14.(1 
)  2,36(m)
h0
20,14

+ ë ®é cao 11m:
2
h x  11 m  h 0  13,43(m)
3

Nªn

Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh

19


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

r ox 1,5h o . (1 

hX
11
)  1,5.20,14.(1 
)  9,59(m)
0,8.h 0
0,8.20,14

Xét cặp cột 10 11 và 14 - 7.

h = 25 (m);

a = 33 m

- §é cao lín nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
ho h -

a
33
 25 
 20,29(m)
7
7

- B¸n kÝnh cđa khu vùc bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 17m:
2
2
h x  17 m  .h 0  .20,29  13,52(m)
3
3

rox  0,75h o . (1 

hX
17
)  0,75.20,29.(1 
)  2,47(m)
h0
20,29

+ ë ®é cao 11m:

h x  11 m 

2
.h 0  13,52(m)
3

Nªn
rox  1,5h o . (1 

hX
11
)  1,5.20,29.(1 
)  9,81(m)
0,8.h 0
0,8.20,29

− XÐt cỈp cét 17 - 16.

h17 = h16 = 25(m);

a = 51 m

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
ho h -

a
51
25
17,71(m)
7

7

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 17m:
h x  17 m 

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

2
2
h 0  .17,71  11,81(m)
3
3

20

By Giangdt

Nªn


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

Nên
rox 0,75 h o . (1 

hX
17

)  0,75.17,71.(1 
)  0,56(m)
h0
17,71

+ ë ®é cao 11m:
2
h x  11 m  h 0  11,81(m)
3

Nªn
rox  1,5h o . (1 

hX
11
)  1,5.17,71(1 
)  5,94(m) .
0,8.h 0
0,8.17,71

− XÐt cỈp cét 7 - 4.

h7 = 25m;

a = 47,52 (m);

- Hai cét nµy có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cét nh­ sau.
2
2
h 4  19 m  .h 7  .25  16,7(m)

3
3

Nªn
x  0,75h 7 . (1

h4
19
) 0,75.25.(1 ) 0,94(m)
h7
25

Ta có khoảng cách từ cột 4 đến cột giả tưởng 4 là
a = a – x = 47,52 – 0, 94 = 46,58(m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cét:
ho  h4 -

a'
46,58
 19 
 12,36(m)
7
7

- B¸n kÝnh của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
+ ở độ cao 11m:
2
2
h x  11 m  .h 0  .12,36  8,24(m)
3

3

Nªn
rox  0,75h o . (1 

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

hX
11
)  0,75.12,36.(1 
)  1,02(m)
h0
12,36

21

By Giangdt

h4 = 19m;


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

+ ở độ cao 8m:
2
h x  8 m  .h 0  8,24(m)
3

Nªn
rox  1,5h 0 . (1 

hX
8
)  1,5.12,36.(1 
)  3,54(m)
0,8.h 0
0,8.12,36

− XÐt cỈp cét 6 - 9.

h6 = 19 m; h9 = 25 m;

a = 44,68 m.

- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột như sau:
Tương tự như cặp cột trªn ta cã x = 0,94 m
a’ = a – x = 44,68 – 0,94 =43,74 (m)

ho  ha -

By Giangdt

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
a'
43,74
19
12,75(m)
7

7

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
+ ở độ cao 11m:
2
2
h x  11 m  .h 0  .12,75  8,9(m)
3
3

Nªn

rox  0,75h o . (1 

hX
11
)  0,75.12,75.(1 
)  1,3(m)
h0
12,75

+ ë ®é cao 8m:
2
h x  8 m  .h 0  8,5(m)
3

Nªn
rox  1,5h o . (1 

hX

8
)  1,5.12,75.(1 
)  5,1(m)
0,8.h 0
0,8.12,75

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

22


Đồ án tốt nghiệp

kỹ thuật điện cao áp

4.1.5Bảng kết quả tính toán cho phương án 1
Bảng kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của từng cột thu sét:

Nhóm cột Độ cao cột h(m) Bán kính bảo vệ rx(m)
Phía 110kV
1ữ6

hx = 11m

hx = 8m

7,88

13,5

hx = 17m

hx = 11m

6

19

16,8

25

7ữ18

Bảng kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của từng cặp cột thu sét:

Cặp cột

Độ cao cột a(m)

ho(m)

110kV
(1-2)

rox(m)
hx = 11m

hx = 8m

48
19 -19

(3-4) vµ (1-6)

0,86

3,21

40

13, 29

1,72

4,94

30

(2-3)

12,14
14,71

2,78

7,07

220kV
(9-10) vµ (11-18),

hx = 17m hx = 11m

(10-11) vµ (14-7)

34
25 -25

(17-16)

20,14

2,36

9,59

67

22,29

2,47

9,81

51

(18-17),(15-14)

17,7

0,56

5,94

hx = 11m

hx = 8m

44,68 12,99

1,49

4,49

47,52 13,41

1,8

5,1

110 - 220kV
4-7
6-9

Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh

19- 25

23

By Giangdt

PhÝa 220kV