ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 220KV Giáo viên hướng dẫn TRẦN VĂN TỚP (ĐỀ 1)

By Giangdt
Cán bộ hướng dẫn
TRẦN VĂN TỚP
Mục lục
Chơng 1. TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP
VàO TRạM Biến áp 220/110KV 1
1.1. Mở đầu 1
1.2. Các yêu cầu 2
1.3. Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét 3
1.3.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét 3
1.3.2. Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ 6
1.4. Các phơng án bố trí cột thu sét 9
1.4.1. Phơng án 1 9
1.4.2. Phơng án 2 19
1.5. Phơng án kiến nghị 27
Chơng 2. TíNH TOáN NốI ĐấT CHO TRạM BIếN áP 220/110KV 28
2.1. Mở đầu 28
2.1.1. Nối đất an toàn: 28
2.1.2. Nối đất làm việc : 28
2.1.3. Nối đất chống sét: 28
2.2. Các yêu cầu kĩ thuật 29
2.3. Lý thuyết tính toán nối đất 30
2.3.1. Tính toán nối đất an toàn. 30
2.3.2. Tính toán nối đất chống sét 31
2.4. Tính toán nối đất an toàn 34
2.4.1. Nối đất tự nhiên 34
2.4.2. Nối đất nhân tạo 35
2.5. Nối đất chống sét 37
2.5.1. Sơ đồ nối đất chống sét 37
2.5.2. Nối đất bổ sung 40
Chơng 3. Bảo vệ chống sét đờng dây 220 kV 45

3.1. Mở đầu 45
3.2. Các yêu cầu kỹ thuật 45
3.3. Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây 45
3.3.1. Cờng độ hoạt động của sét 45
3.3.2. Sô lần sét đánh vào đờng dây. 46
3.3.3. Số lần phóng điện do sét đánh vào đờng dây 47
3.3.4. Số lần cắt điện do sét đánh vào đờng dây 47
3.3.5. Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng. 48
3.4. Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây 49
3.4.1. Mô tả đờng dây cần bảo vệ 49
3.4.2. Độ võng, độ treo cao trung bình, hệ số ngẫu hợp đờng dây. 50
3.4.3. Tính số lần sét đánh vào đờng dây. 55
By Giangdt
3.4.4. Suất cắt do sét đánh vào đờng dây. 56
3.4.5. Kết luận 84
Chơng 4: Bảo vệ chống sóng quá điện áp
truyền từ đờng dây vào trạm 85
4.1. Mở đầu 85
4.2. Các yêu cầu kỹ thuật 86
4.3. Lý thuyết tính điện áp trên cách điện khi có sóng truyền 87
4.3.1. Khái niệm 87
4.3.2. Xác định điện áp tại điểm nút bằng phơng pháp đồ thị 89
4.4. Tính toán bảo vệ sóng qúa điện áp truyền vào trạm 91
4.4.1. Mô tả trạm cần bảo vệ 91
4.4.2. Lập sơ đồ thay thế tính toán trạng thái sóng của trạm 92
4.4.3. Thiết lập phơng pháp tính điện áp với các nút sơ đồ rút gọn 95
4.4.4. Dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm 102
4.4.5. Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm 102
4.5. Kết luận 103
By Giangdt

By Giangdt
LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang sống ở thế kỷ 21, thế kỷ của cách mang khoa học kỹ thuật.
Cùng với sự phát triển của khoa học thì điện năng là nguồn năng lượng hết
sức quan trọng đối với mọi lĩnh vực. Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp
hoá hiện đại hoá nên điện năng góp một phần đáng kể đối với sự nghiệp
công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
Để đảm bảo cung cấp điện liên tục và chất lượng tốt thì bảo vệ và chống
sét cho hệ thống điện có một vị trí rất quan trọng. Trong phạm vi đồ án thiết
kế chúng ta phải làm các vấn đề sau:
Chương I : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm 220/110kV
Chương II : Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét cho trạm biến áp
220/110kV
Chương III: Tính chỉ tiêu chống sét cho đường dây vào trạm biến áp 220
kV.
Chương IV: Tính bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây vào trạm biến áp
220kV.
Từ việc hoc tập, nghiên cứu, tính toán đồ án này rút ra được một số kết
luận sau:
Quá trình học tập cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân đặc biệt là sự
hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Văn Tớp, bản đồ án náy đã được
hoàn thành. Nhưng do thời gian có hạn, cùng với sự thiếu sót về kinh nghiệm
thực tế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung.
Em xin chân thành cảm ơn các thày cô giáo đã giúp đỡ hướng dẫn cho em
hoàn thành bản đồ án này.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
1
Chơng 1. TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC

TIếP VàO TRạM Biến áp 220/110KV
*******
1.1. Mở đầu
Việt Nam là nớc nhiệt đới ma nhiều có độ ẩm cao và sét hoạt động mạnh, số
ngày sét trong 1 năm từ 50 -:- 100 ngày. Sét rất nguy hiểm và có thể sẽ đa đến những
hậu quả hết sức nghiêm trọng nếu nh các thiết bị điện của trạm phân phối điện ngoài
trời bị sét đánh trực tiếp. Vì khi sét đánh trực tiếp vào các công trình sẽ gây tăng áp trên
các thiết bị, phá hỏng cách điện và có thể dẫn đến phóng điện sang các thiết bị khác ở
xung quanh, gây nên h hỏng và đồng thời có thể làm ngừng việc cung cấp điện toàn
bộ trong một thời gian dài làm thiệt hại về kinh tế, ảnh hởng trực tiếp tới các ngành
sản xuất và sinh hoạt của nhân dân, mà hầu hết các trạm đều đợc xây dựng ở ngoài
trời. Nếu không có biện pháp bảo vệ thì nguy cơ rủi ro sẽ rất cao. Do vậy cần thiết phải
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp.
Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp ngời ta thờng đặt cột thu
sét hoặc dây thu sét. Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngợc 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.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
2
1.2. CáC YÊU CầU Kỹ THUậT
1) Tất cả các thiết bị bảo vệ cần phải đợc 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 đợc đặt trên các độ cao có sẵn của công trình nh xà, cột đèn
chiếu sáng. . . hoặc đợc đặt độc lập.

- Khi đặt hệ thống cột thu sét trên bản thân công trình, sẽ tận dụng đợc độ cao vốn
có của công trình nên sẽ giảm đợc 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 đờng ngắn nhất và sao cho dòng điện i
s
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 đờng 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
2) Phần dẫn điện của hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả
mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
3
1.3. phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét
1.3.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét
1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là miền đợc giới hạn bởi mặt ngoài của hình chóp
tròn xoay có đờng kính xác định bởi công thức.
)hh(
h

h
1
6,1
r
x
x
x



( 1 1 )
Trong đó:
h: độ cao cột thu sét
h
x
: độ cao vật cần bảo vệ
h- h
x
= h
a
: độ cao hiệu dụng cột thu sét
r
x
: bán kính của phạm vi bảo vệ
Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế thờng dùng phạm vi bảo vệ dạng
dạng đơn giản hoá với đờng sinh của hình chóp có dạng đờng gãy khúc đợc biểu diễn
nh hình vẽ dới đây.
a'
b
c

a
h
0,8h
0,2h
0,75h
1,5h
R
Hình 1-1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét
Bán kính bảo vệ ở các mức cao khác nhau đợc tính toán theo công thức sau.
+ Nếu
h
3
2
h
x

thì
)
h.8,0
h
-1,5.h.(1r
x
x

( 1 2 )
+ Nếu
h
3
2
h

x

thì
)
h
h
-0,75.h.(1r
x
x

( 1 3 )
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
4
Chú ý:
Các công thức trên chỉ đúng trong trờng hợp cột thu sét cao dới 30m. Hiệu quả của cột
thu sét cao quá 30m có giảm sút do độ cao định hớng của sét giữ hằng số. Có thể dùng các
công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhng phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p. Với
h
5,5
p
và
trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp.
2. Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét
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. Nhng để hai cột thu sét có thể phối hợp đợc thì khoảng cách a giữa hai cột thì
phải thoả mãn điều kiện a < 7h (h là chiều cao của cột).
a. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có cùng độ 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 h
o
đợc tính nh sau:
7
a
- hh
o

( 1 4 )
Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau.
h
0,2h
0,75h
a
ho
hx
1,5h
rx
R
r0x
Hình 1-2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau
Tính r
ox
:
+ Nếu
ox
h
3
2
h

thì
)
h8,0
h
(1 h1,5r
o
x
oox

( 1 5 )
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
5
+ Nếu
ox
h
3
2
h
thì
)
h
h
-(10,75hr
o
x
oox

( 1 6 )

Chú ý:
Khi độ cao của cột thu sét vợt quá 30m thì ngoài các hiệu chỉnh nh trong phần chú ý
của mục 1 thì còn phải tính h
o
theo công thức:
p7
a
-hh
o

( 1 7 )
b. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Giả sử có hai cột thu sét : cột 1 có chiều cao h
1
, cột 2 có chiều cao h
2
và h
1
> h
2
. Hai cột
cách nhau một khoảng là a.
Trớc tiên vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h
1
, sau đó qua đỉnh cột thấp h
2
vẽ đờng
thẳng ngang gặp đờng sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này đợc
xem là đỉnh của cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h
2

, hình thành đôi cột ở độ cao
bằng nhau và bằng h
2
với khoảng cách là a. Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ của cột 1
h2
0,2h2
0,75h2
a'
ho
1,6h2
3
0,75h1
1,6h1
a
x
h1
2
1
Hình 1-3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét khác nhau
c. 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 đợc xác định bởi toàn bộ
miền đa giác và phần giới hạn bao ngoài giống nh của từng đôi cột
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
6
a
b
c
D

a
b
D
Hình 1-4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột
Vật có độ cao h
x
nằm trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét sẽ đợc bảo vệ nếu
thoả mãn điều kiện:
D

h
a
= 8.(h - h
x
) ( 1 8 )
Với D là đờng 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 đợc hiệu chỉnh theo p.
D

h
a
.p= 8.(h - h
x
).p ( 1 9 )
1.3.2. Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ
Tên trạm biến áp : Trạm biến áp 220/110.
Trạm có tổng diện tích S = 172 x 152 = 26144 m
2
, gồm hai phần 110kV và 220kV.Gồm

có 2 MBA 220/110kV MBA1 và MBA2.
- Phía 110kV bao gồm 9 lộ dây ra và xà đỡ. Có thêm 2 lộ đợc bố trí dành cho lắp đặt
Máy cắt liên lạc và máy cắt vòng. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 10,5m.
- Phía 220kV bao gồm 6 lộ dây các xà đỡ. Có thêm 1 lộ đợc bố trí dành cho lắp đặt Máy
cắt liên lạc của hệ thống 2 thanh góp. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 16m và 10,5m.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
7
172000
152000
30000
16500
13000
20000
13000
20000
35000
51000
17000
MBA2MBA1
PHA 220kV
PHA 110kV
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
8
MBA2MBA1
PHA 220kV
PHA 110kV

Sơ đồ nối điện chính trong trạm
By Giangdt
1.4. c¸c ph¬ng ¸n bè trÝ cét thu sÐt
1.4.1. Ph¬ng ¸n 1
MBA2
MBA1
H×nh 1-5: S¬ ®å bè trÝ cét cña ph¬ng ¸n 1
S¬ ®å mÆt b»ng tr¹m vµ c¸ch bè trÝ cét thu sÐt nh h×nh 1-5.
- PhÝa 110kV ®Æt 6 cét thu sÐt: N9 ÷ N14.
- PhÝa 220kV bè trÝ 8 cét thu sÐt bao gåm c¸c cét N1 ÷ N8.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
10
1. Tính độ cao tác dụng của cột thu sét
Để tính đợc độ cao tác dụng h
a
của các cột thu sét, trớc hết cần xác định đờng kính
D của đờng tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua 3 (hoặc 4) đỉnh cột.
Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi tam giác (hoặc tứ giác) đó đợc bảo vệ thì D

8
h
a
hay
8
D
h
a

.
A) Phía 110 kV
a. Xét nhóm cột 6,5,9.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.
a = a
6,5
= 49,31(m).
b = a
6,9
= 44,78(m).
c = a
5,9
=41,91(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
)cp)(bp)(ap(p.4
c.b.a
2.R2.D


Trong đó:
p : nửa chu vi của tam giác
a, b, c: độ dài tơng ứng 3 cạnh của tam giác
49,31+44,78+41,91
p 68(m)
2 2
a b c+ +
= = =
Vậy đờng kính của tam giác là:
. .
D 2. R 2. 52,73( )

4. ( )( )( )
a b c
m
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 6,5,9 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng phải
thoả mãn điều kiện:
52,73
h 6,59( )
8 8
a
D
m = =
b. Xét nhóm cột 6,9,10.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.
a = a
6,9
= 44,78(m).
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
11
b = a
9,10
= 70(m).
c = a
6,10
=54,67(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:

)cp)(bp)(ap(p.4
c.b.a
2.R2.D


Trong đó:
p : nửa chu vi của tam giác
a, b, c: độ dài tơng ứng 3 cạnh của tam giác
44,78+70,00+54,67
p 84,73(m)
2 2
a b c+ +
= = =
Vậy đờng kính của tam giác là:
. .
D 2. R 2. 70,01( )
4. ( )( )( )
a b c
m
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 6,9,10 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
70,01
h 8,75( )
8 8
a
D
m = =

c. Xét nhóm cột 7,6,10.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.
a = a
7,6
=66,31(m).
b = a
7,10
=43,60(m).
c = a
6,10
=54,67(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
)cp)(bp)(ap(p.4
c.b.a
2.R2.D


Trong đó:
p : nửa chu vi của tam giác
a, b, c: độ dài tơng ứng 3 cạnh của tam giác
66,31+43,60+54,67
p 82,29(m)
2 2
a b c+ +
= = =
Vậy đờng kính của tam giác là:
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
12

. .
D 2. R 2. 66,67( )
4. ( )( )( )
a b c
m
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 11,13,14 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
66,67
h 8,33( )
8 8
a
D
m = =
d. Xét nhóm cột 7,10,11.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.
a = a
7,10
= 43,6(m).
b = a
10,11
= 60(m).
c = a
7,11
=48,8(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
)cp)(bp)(ap(p.4
c.b.a

2.R2.D


Trong đó:
p : nửa chu vi của tam giác
a, b, c: độ dài tơng ứng 3 cạnh của tam giác
43,60+60,00+48,80
p 82,231(m)
2 2
a b c+ +
= = =
Vậy đờng kính của tam giác là:
. .
D 2. R 2. 76,20( )
4. ( )( )( )
a b c
m
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 7,10,11 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
76,2
h 7,6( )
8 8
a
D
m = =
e. Xét nhóm cột 7,8,11.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.

a = a
7,8
= 34(m).
b = a
8,11
= 35(m).
c = a
7,11
=48,8(m).
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
13
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
)cp)(bp)(ap(p.4
c.b.a
2.R2.D


Trong đó:
p : nửa chu vi của tam giác
a, b, c: độ dài tơng ứng 3 cạnh của tam giác
34,00+35,00+48,80
p 58,9(m)
2 2
a b c+ +
= = =
Vậy đờng kính của tam giác là:
. .
D 2. R 2. 48,8( )

4. ( )( )( )
a b c
m
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 7,8,11 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
48,8
h 6,1( )
8 8
a
D
m = =
f. Xét nhóm cột 9,10,13,12
- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
9,10
= 68(m).
a
10,13
=43(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo:
2 2 2 2
9,10 10,13
D 68 43 80,48( )a a m= + = + =
- Độ cao tác dụng để 4 cột 9,10,13,12 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mãn điều kiện:
a
80,45

h 10,06( )
8 8
D
m = =
g. Xét nhóm cột 10,11,14,13.
- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
10,11
= 60(m).
a
11,14
=43(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo:
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
14
2 2 2 2
10,11 11,14
D 60 43 73,82( )a a m= + = + =
- Độ cao tác dụng để 4 cột 10,11,14,13 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mãn điều kiện:
a
73,82
h 9,23( )
8 8
D
m = =
B) Phía 220 kV
a. Xét nhóm cột 1,2,6,5

- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
1,2
= 51(m).
a
2,6
=50,5(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo:
2 2 2 2
1,2 2,6
D 51 50,5 71,77( )a a m= + = + =
- Độ cao tác dụng để 4 cột 1,2,6,5 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng
thì phải thoả mãn điều kiện:
a
71,77
h 8,97( )
8 8
D
m = =
b. Xét nhóm cột 3,4,8,7
- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
3,4
= 34(m).
a
4,8
=50,5(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo:
2 2 2 2
3,4 4,8

D 34 50,5 60,88( )a a m= + = + =
- Độ cao tác dụng để 4 cột 3,4,8,7 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng
thì phải thoả mãn điều kiện:
a
60,88
h 7,61( )
8 8
D
m = =
c. Xét nhóm cột 2,3,7,6
- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
2,3
=68(m).
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
15
a
3,7
=50,5(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo:
2 2 2 2
2,3 3,7
D 68 50,5 84,70( )a a m= + = + =
- Độ cao tác dụng để 4 cột 2,3,7,6 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng
thì phải thoả mãn điều kiện:
a
84,7
h 10,59( )

8 8
D
m = =
d. Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp.
Sau khi tính toán độ cao tác dụng chung cho các nhóm cột thu sét nh ở trên, ta chọn
độ cao tác dụng cho toàn trạm nh sau:
- Phía 220kV: h
max
=10,59m. Nên ta chọn: h
a
= 11m
- Phía 110kV: h
max
=10,06m. Nên ta chọn: h
a
= 11m
2. Tính độ cao của cột thu sét.
h = h
a
+ h
x
- Phía 220kV:
Độ cao tác dụng: h
a
= 11m
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ là: h
x
= 16m
Do đó, độ cao của các cột thu sét phía 220kV là: h = h
a

+ h
x
=11+ 16 = 27 m
- Phía 110kV:
Độ cao tác dụng: h
a
= 11m
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ là: h
x
= 10,5m
Do đó, độ cao của các cột thu sét phía 110kV là: h = h
a
+ h
x
= 11 + 10,5 = 21,5 m
3. Bán kính bảo vệ của cột thu sét ở các độ cao cần bảo vệ h
x
tơng ứng
a. Bán kính bảo vệ của các cột thu sét cao 21,5 m
(Các cột phía 110kV)
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m:
x
2 2
h 10,5m < .21,5 14,33 ( )
3 3
h m= = =
Nên
x
10,5
r 1,5h ( 1 ) 1,5.21,5.(1 ) 12,56( )

0,8 0,8.21,5
x
h
m
h
= = =
b. Bán kính bảo vệ của các cột thu sét cao 27m.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
16
(Các cột phía 220kV)
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 16m.
x
2 2
h 16m < .27 18( )
3 3
h m= = =
Nên
x
16
r 1,5h (1 ) 1,5.27.(1 ) 10,5( )
0,8 0,8.27
x
h
m
h
= = =
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m.
x

2 2
h 10,5m < .27 18( )
3 3
h m= = =
Nên
x
10,5
r 1,5h (1 ) 1,5.27.(1 ) 20,81( )
0,8 0,8.27
x
h
m
h
= = =
4. Tính phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu sét.
a. Xét cặp cột thu sét 1 2
h
1
= h
2
= 27 (m);
a =51 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
51
h h - 27 19,71(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:

+ ở độ cao 16m:
x
2 2
h 16m > .19,71 13,14( )
3 3
o
h m= = =
Nên
ox o
16
r 0,75h (1 - ) 0,75.19,71.(1 ) 2,79( )
19,71
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 10,5m:
x
2 2
h 10,5m < .19,71 13,14( )
3 3
o
h m= = =
Nên
x
10,5
r 1,5h (1 ) 1,5.19,71.(1 ) 9,88( )
0,8 0,8.19,71

x
h
m
h
= = =
b. Xét các cặp cột còn lại có cùng độ cao, ta có bảng tổng kết sau đây:
h (m)
N (tên cột)
a (m)
h
o
(m)
2/3h
o
(m)
h
x
(m)
r
ox
(m)
27
1; 2
51,00
19,71
13,14
16,00
2,79
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp

SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
17
10,50
9,88
2; 3
68,00
17,29
11,52
16,00
0,96
10,50
6,24
3; 4
34,00
22,14
14,76
16,00
4,61
10,50
13,53
4; 8
50,50
19,79
13,19
16,00
2,84
10,50
9,99
1; 5
50,50

19,79
13,19
16,00
2,84
10,50
9,99
21,5
9; 12
43,00
15,36
10,24
10,50
3,64
12; 13
70,00
11,50
7,67
10,50
0,75
13; 14
60,00
12,93
8,62
10,50
1,82
11; 14
43,00
15,36
10,24
10,50

3,64
c. Xét cặp cột 5-9 (Hai cột có độ cao khác nhau).
h
9
= 21,5 m; h
5
= 27 m;
a = 41,91 (m);
- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột nh sau.
9 6
2 2
21,5 . .27 18( )
3 3
h m h m= > = =
Nên:
ox o
21,5
r 0,75h (1 - ) 0,75.27.(1 ) 4,13( )
27
x
o
h
m
h
= = =
Ta có khoảng cách từ cột 9 đến cột giả tởng 9 là
a = a x = 41,91 4,13 = 37,79 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
o 9
' 37,79

h h - 21,5 16,10( )
7 7
a
m= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 10,5 m : r
ox
= 4,47 m.
d. Xét cặp cột 8,11.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
18
Tính toán tơng tự, ta có bảng tổng kết sau cho các cột có độ cao khác nhau:
N
h
1
h
2
2/3h
2
x
a
a'
h
o
h
x
2/3h
o

r
ox
5, 9
21,50
27,00
18,00
4,13
41,91
37,79
16,10
10,50
10,73
4,47
8, 11
21,50
27,00
18,00
4,13
35,00
30,88
17,09
10,50
11,39
5,95
5. Kết luận
+ Tổng số cột: 14 cột
+ Tổng chiều dài:
l = 4.(27-16)+4.(27-10,5) + 6.(21,5-10,5) = 176 (m)
+ Phạm vi bảo vệ của cột thu sét:
MBA2

MBA1
R10500
R2790
R10500
R960
R10500
R4610
R10500
R2840
R10500
R5950
R12560
R3640
R12560
R1820
R12560
R750
R12560
R3640
R12560
R4470
R10500
R2840
R20810
R9990
R20810
R9880
R20810
R6240
R20810

R13530
R20810
R9990
R20810
Hình 1-6: Phạm vi bảo vệ theo phơng án 1
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
19
1.4.2. Phơng án 2
Sơ đồ mặt bằng và vị trí các cột nh hình vẽ
MBA2MBA1
PHA 110kV
PHA 220kV
Hình 1-7: Sơ đồ bố trí thu sét theo phơng án 2
Sơ đồ mặt bằng trạm và cách bố trí cột thu sét nh hình 1-7.
- Phía 110kV đặt 6 cột thu sét: N7 ữ N12.
- Phía 220kV bố trí 6 cột thu sét bao gồm các cột N1 ữ N6.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
SV: Trịnh Anh Sơn Lớp HTĐ - ĐL Hà Tĩnh
20
1. Tính độ cao tác dụng của cột thu sét
Để tính đợc độ cao tác dụng h
a
của các cột thu sét, trớc hết cần xác định đờng kính
D của đờng tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua 3 (hoặc 4) đỉnh cột.
Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi tam giác (hoặc tứ giác) đó đợc bảo vệ thì D

8

h
a
hay
8
D
h
a

.
A) Phía 110 kV
a. Xét nhóm cột 4,5,7.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.
a = a
4,5
= 85(m).
b = a
5,7
= 71,15(m).
c = a
4,7
=41,91(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
)cp)(bp)(ap(p.4
c.b.a
2.R2.D


Trong đó:
p : nửa chu vi của tam giác
a, b, c: độ dài tơng ứng 3 cạnh của tam giác

85,00 71,15+41,91
p 99,03(m)
2 2
a b c+ + +
= = =
Vậy đờng kính của tam giác là:
. .
D 2. R 2. 85,20( )
4. ( )( )( )
a b c
m
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột 4,5,7 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng phải
thoả mãn điều kiện:
85,20
h 10,65( )
8 8
a
D
m = =
b. Xét các nhóm cột còn lại, tính toán hoàn toàn tơng tự, ta có bảng sau:
N(tên cột)
a (m)
b (m)
c (m)
p (m)
D (m)
D/8 (m)

4 ;5 ;7
85,00
71,15
41,91
99,03
85,20
10,65
By Giangdt