ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 110KV Giáo viên hướng dẫn TRẦN VĂN TỚP (ĐỀ 1)

Bộ Giáo dục và đào tạo
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt nam
Trờng đH bách khoa hà nội
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp
Họ và tên sinh viên : phạm văn phơng
Khoa: ĐIện Ngành : Hệ thống điện
Lớp : HTĐ Khoá : Điện lực Hng Yên
1- Đầu đề thiết kế
Bảo vệ chống sét trạm biến áp 110/35 kV và đờng dây 110 kV
Số liệu:
Trạm biến áp
Sơ đồ mặt bằng TBA 110/35 kV có: (Xem trong hình vẽ kèm theo)
5 lộ phía 110kV; sơ đồ 2 thanh góp
8 lộ phía 35kV; sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp vòng
Nhà phân phối và điều khiển: Cao 6m; dài 15m; rộng 8 m
Đờng dây
Cấp điện áp 110 kV
Cột
Loại cột: Sắt; đờng dây 2 mạch
Chiều cao cột: 27 m
Dây dẫn
Loại dây
Độ võng
Độ treo cao
Pha A, A
AC-150
4,5m
22,5 m
Pha B, B
AC-150

4,5m
18 m
Pha C, C
AC-150
4,5m
13,5 m
Dây chống sét
Loại dây: C - 70
Số dây chống sét: 1 dây
Độ võng dây chống sét : 3m
Cách điện
Loại cách điện: Cách điện chuỗi sứ Loại
5,4C
Đặc tính: Đặc tính của chuỗi cách điện gồm 8 phần tử
Khoảng vợt: l
KV
=160 m
Điện trở nối đất cột điện: R
C
= 15 ; Điện trở suất của đất:
đ
=1,05.10
2
.m.
Mức giông sét: 70 ngày/năm
2- Nội dung các phần tính toán :
i. Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp
ii. Thiết kế hệ thống nối đất
iii. Tính toán chống sét của đờng dây (chỉ tiêu chống sét của đờng dây)
iv. Bảo vệ chống sóng truyền từ đờng dây vào trạm

3- Các bản vẽ : 6-8 bản vẽ khổ A
o
i) Phạm vi bảo vệ của cột thu sét, các phơng án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
ii) Các kết quả tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm
iii) Phơng pháp và kết quả tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đờng dây
iv) Kết quả tính toán bảo vệ chống sóng truyền từ đờng dây vào trạm
4- Cán bộ hớng dẫn : TS. Trần Văn Tớp
5- Ngày giao nhiệm vụ thiết kế :
6- Ngày hoàn thành nhiệm vụ :
Nộp quyển:
Bảo vệ:
Cán bộ hớng dẫn
(Ghi rõ họ tên và ký tên)
TS. Trần Văn Tớp
by Giangdt
T1
T2
11
m
8
m
8
m
6
m
6
m
6
m
6

m
6
m
6
m
8
m
8
m
8
m
8
m
11
m
11
m
6
m
8
m
11
m
11
m
8
m
8
m
6

m
6
m
6
m
8
m
8
m
11
m
11
m
11
m
11
m
110
kV
35
kV
nhà phân phối
bể dầu
sự cố
nhà điều khiển
trạm bơm
khu quản lý vận hành và nghỉ ca
83,00m
43,00m
50,00m

59,00m
110,00m
32,00m
45,50m
38,49m
by Giangdt
N TT NGHIP K THUT IN CAO P
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng
LờI NóI ĐầU
Cùng với sự phát triển của khoa học thì điện năng là nguồn năng lợng hết
sức quan trọng đối với mọi lĩnh vực. Nớc 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 nớc.
Để đảm bảo cung cấp điện liên tục và chất lợng 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:
Chơng I : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 110/35 kV
Chơng II : Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét cho trạm biến
áp 110/35 kV.
Chơng III: Tính chỉ tiêu chống sét cho đờng dây 110 kV.
Chơng IV: Tính bảo vệ chống sóng truyền từ đờng dây 110 kV vào trạm.
Từ việc hoc tập, nghiên cứu, tính toán đồ án này rút ra đợc một số kết luận sau:
Quá trình học tập cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân đặc biệt là sự
hớng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Trần Văn Tớp bản đồ án này đã đợc hoàn
thành. Nhng 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 thầy cô giáo đã giúp đỡ hớng dẫn cho em
hoàn thành bản đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Phơng

by Giangdt
Đồ
án tốt nghiệp
kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện:
Phạm Văn Phơng
1
Chơng
I:
TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO
TRạM Biến áp
110/35
KV
I.
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

ữ
100 ngày. Sét rất nguy hiểm và có thể sẽ đa đến nh
ững
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 thi
ết 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 bịkhông phải để tránh sét mà ng
ợc lại dùng
để thu hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các mũi nhọn nhân tạosau 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 c
hứ 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.
I.
2.
CáC YÊU CầU Kỹ THUậT:
1)Tất cả các thiết bị bảo vệ cần phải đ
ợc 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 đ
ặt 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 sốđiện trở tản của bộ phận nối đất bé
.

by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 2
+ 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 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
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 3
I.3. phạm vi bảo vệ của hệ thống 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 )
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
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 4
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).
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 )
+ 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:
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 5
p7
a
-hh
o

( 1 7 )
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
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.
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.
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 6
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 )
I.4. mô tả trạm biến áp cần bảo vệ:
Trạm có tổng diện tích S = 8839,5m
2
, gồm hai phần 110kV và 35kV. Tại trung tâm
của trạm đặt hai máy biến áp T
1
và T
2
.

- Phía 110kV bao gồm 5 lộ dây và xà đỡ. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 11 m và 8
m.
- Phía 35kV bao gồm 8 lộ dây và xà đỡ. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 8 m và 6 m.
- Nhà phân phối và điều khiển: Cao 6 m; dài 15 m; rộng 8 m.
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 7
T1
T2
11m
6m 6m
6m
6m6m6m
8m
8m8m 8m
11m 11m
6m
8m
50,0m
4,5m
5,0m
9,5m
5,0m
5,0m
4,0m
17,0m
7,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m
5,0m 7,0m
38,5m
52,0m 4,0m 6,0m

110,0m
32,0m
5,0m
9,0m
9,0m
15,0m
5,0m
45,5m
6,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 5,0m59,0m
11m 11m
8m 8m
6m
6m 6m
8m
8m
11m
11m
11m
11m
110kV
35kV
nhà phân phối
3,0m
bể dầu
sự cố
5,0m
8,0m
27,5m
nhà điều khiển
trạm bơm

15,0m 15,0m
5,0m
12,0m
khu quản lý vận hành và nghỉ ca
3,0m
8m 8m
Hình1.7: Sơ đồ mặt bằng trạm
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 8
I.5. các phơng án bố trí cột thu sét
I.5.1 Phơng án 1
110kV
35kV
T1 T2
nhà phân phối
khu quản lý vận hành và nghỉ ca
11m
6m
6m
6m
6m6m6m
8m
8m8m 8m
11m 11m
6m
8m
50,0m
4,5m
5,0m

9,5m
5,0m
5,0m
4,0m
17,0m
7,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m
5,0m 5,0m
5,0m
5,0m 7,0m
52,0m 4,0m 6,0m 3,0m 3,0m
bể dầu
sự cố
110,0m
5,0m
8,0m
27,5m
5,0m
9,0m
9,0m
15,0m
5,0m
6,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 5,0m
11m 11m
8m 8m
6m
6m 6m
8m
8m
11m
11m

11m
11m
1
7
8
109 11 12
5
6
2 3
4
nhà điều khiển
trạm bơm
15,0m 15,0m
5,0m
12,0m
8m8m
Hình 1.8: Sơ đồ bố trí cột của phơng án 1
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 9
Sơ đồ mặt bằng trạm và cách bố trí cột thu sét nh hình 1 - 8.
Phơng án 1 sử dụng 12 cột thu sét:
- Phía 110kV đặt 6 cột thu sét trong đó (N
1
, N
2
, N
3
, N
4

) đặt trên xà cao 11 m; (N
5
,
N
6
) đặt trên xà cao 8 m.
- Phía 35kV đặt 6 cột thu sét trong đó (N
10
) đặt trên xà cao 8 m; (N
7
, N
8
, N
9
, N
11
,
N
12
) đặt trên xà cao 6 m.
I.5.1.1 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

.
Xét nhóm cột (1,2,4,5); (2,3,5,6).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 36 (m).
b = 33 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 36 33 48,84 (m).a b= + = + =
- Độ cao tác dụng để nhóm 4 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng phải thoả mãn điều kiện:
48,84
h 6,10( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (4,5,12).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 36 (m).
b = 30,8 (m).
c = 40 (m).
Nửa chu vi của tam giác:
36 30,8 40
53,40

2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
36.30,8.40
D 41,81 (m).
2. ( )( )( ) 2. 53,4(53,4 36)(53,4 30,8)(53,4 40)
abc
p p a p b p c
= = =

by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 10
- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
41,81
h 5,23( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (4,11,12).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 18 (m).
b = 30,8 (m).
c = 40 (m).
Nửa chu vi của tam giác:

18 30,8 40
44,40
2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
18.30,8.40
D 41,81 (m).
2. ( )( )( ) 2. 44,4(44,4 18)(44,4 30,8)(44,4 40)
abc
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
41,81
h 5,23( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (4,8,11).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 20,5 (m).
b = 30,8 (m).
c = 40,3 (m).
Nửa chu vi của tam giác:
23,5 30,8 40,3

47,30
2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
23,5.30,8.40,3
D 40,45 (m).
2. ( )( )( ) 2. 47,3(47,3 23,5)(47,3 30,8)(47,3 4 0,3)
abc
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng phải
thoả
mãn điều kiện:
40,45
h 5,06( )
8 8
a
D
m = =
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 11
Xét nhóm cột (8,10,11).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác vuông
a = 32 (m).
b = 24,5 (m).

- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
2 2 2 2
D 32 24,5 40,3 (m).a b= + = + =
- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột này bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:
40,3
h 5,04( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (7,8,9,10).
- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a= 35 (m).
b= 24,5(m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 35 24,5 42,72 (m).a b= + = + =
- Độ cao tác dụng để nhóm 4 cột này bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng phải thoả mãn điều kiện:
42,72
h 5,34( )
8 8
a
D
m = =
I.5.1.2 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:
Ta có: h

max
= 6,10 m. Nên ta chọn: h
a
= 6,5 m.
I.5.1.3 Tính độ cao của cột thu sét.
- Phía 35kV:
Độ cao tác dụng: h
a
= 6,5 m.
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ là: h
x
= 8 m.
Với độ cao cần bảo vệ là: h
x
= 8m ta có độ cao của các cột thu sét là:
h = h
a
+ h
x
= 6,5 + 8 = 14,5(m).
- Phía 110kV:
Độ cao tác dụng: h
a
= 6,5 m.
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ là: h
x
= 11 m.
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 12

Do đó, độ cao của các cột thu sét phía 110kV là: h = h
a
+ h
x
= 6,5 + 11 = 17,5 (m).
I.5.1.4 Bán kính bảo vệ của cột thu sét ở các độ cao cần bảo vệ hx tơng ứng
Bán kính bảo vệ của các cột cao 17,5 m
(Các cột 1,2,3,4,5,6 phía 110kV)
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m:
x
2 2
h 11m < .17,5 11,67 ( )
3 3
h m= = =
Nên
x
11
r 1,5h (1 ) 1,5.17,5.(1 ) 5,63( )
0,8. 0,8.17,5
x
h
m
h
= = =
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m < .17,5 11,25 ( )
3 3
h m= = =

Nên
X
x
h
8
r 1,5.h.(1 ) 1,5.17,5.(1 ) 11,25(m)
0,8.h 0,8.17,5
= = =
Bán kính bảo vệ của các cột thu sét cao 14,5m.
(Các cột 7,8,9,10,11,12 phía 35kV)
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8 m.
x
2 2
h 8m .14,5 9,67
3 3
h= = =
Nên
X
x
h
8
r 1,5.h.(1 ) 1,5.14,5.(1 ) 6,75(m)
0,8.h 0,8.14,5
= = =
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 6 m.
x
2 2
h 6m .14,5 9,67
3 3
h= = =

Nên
X
x
h
6
r 1,5.h.(1 ) 1,5.14,5.(1 ) 10,5(m)
0,8.h 0,8.14,5
= = =
I.5.1.5 Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.
Xét cặp cột thu sét (1-2); (2-3); (5-6):
h
1
= h
2
=h
3
= h
5
= h
6
=17,5 (m); a = 36 (m).
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 13
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
36
h h - 17,5 12,36(m)
7 7
a

= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 11m:
x
2 2
h 11m .12,36 8,24( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
11
r 0,75h (1 - ) 0,75.12,36.(1 ) 1,02( )
12,36
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .12,36 8,24( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
X
ox 0

0
h
8
r 1,5.h .(1 ) 1,5.12,36.(1 ) 3,54(m)
0,8.h 0,8.12,36
= = =
Xét cặp cột thu sét (1-4); (3-6):
h
1
=h
3
= h
4
= h
6
= 17,5 (m); a = 33 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
33
h h - 17,5 12,79(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 11m:
x
2 2
h 11m .12,79 8,52( )
3 3
o

h m= > = =
Nên
ox o
11
r 0,75h (1 - ) 0,75.12,79.(1 ) 1,34( )
12,79
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .12,79 8,52( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
ox o
8
r 1,5h (1 - ) 1,5.12,79.(1 ) 4,18( )
0,8. 0,8.12,79
x
o
h
m
h
= = =

by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 14
Xét cặp cột thu sét (7-8); (9-10):
h
7
= h
8
= h
9
= h
10
= 14,5 (m);
a = 35 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
35
h h - 14,5 9,5(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .9,5 6,33( )
3 3
o
h m= > = =
Nên

ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.9,5.(1 ) 1,13( )
9,5
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 6m:
x
2 2
h 6m .9,5 6,33( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
ox o
6
r 1,5h (1 - ) 1,5.9,5.(1 ) 3,00( )
0,8 0,8.9,5
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột thu sét (7-9):
h

7
= h
9
= 14,5 (m); a = 24,5 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
24,5
h h - 14,5 11,0(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .11,0 7,33( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.11,0.(1 ) 2,25( )
11,0
x
o
h
m
h
= = =

+ ở độ cao 6m:
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 15
x
2 2
h 6m .11,0 7,33( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
ox o
6
r 1,5h (1 - ) 1,5.11,0.(1 ) 5,25( )
0,8 0,8.11,0
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột (10-11).
h
10
= h
11
= 14,5 (m); a = 32 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
32

h h - 14,5 9,93(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .9,93 6,62( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.9,93.(1 ) 1,45( )
9,93
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 6m:
x
2 2
h 6m .9,93 6,62( )
3 3
o
h m= < = =

Nên
ox o
6
r 1,5h (1 - ) 1,5.9,93.(1 ) 3,64( )
0,8. 0,8.9,93
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột (11-12).
h
10
= h
11
= 14,5 (m); a = 18 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
18
h h - 14,5 11,93(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .11,93 7,95( )
3 3

o
h m= > = =
Nên
ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.11,93.(1 ) 2,95( )
11,93
x
o
h
m
h
= = =
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 16
+ ở độ cao 6m:
x
2 2
h 6m .11,93 7,95( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
ox o
6
r 1,5h (1 - ) 1,5.11,93.(1 ) 6,64( )
0,8. 0,8.11,93
x
o

h
m
h
= = =
Xét cặp cột (4-8).
h
4
= 17,5 m; h
8
= 14,5 m; a = 23,5 (m);
- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột nh sau.
2 3
2 2
14,5 . .17,5 11,67( )
3 3
h m h m= > = =
Nên
2
1
3
14,5
x 0,75h . (1 ) 0,75.17,5.(1 ) 2,25( )
17,5
h
m
h
= = =
Ta có khoảng cách từ cột 8 đến cột giả tởng 4 là
a = a x = 23,5 2,25 = 21,25 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:

o 2
' 21,25
h h - 14,5 11,46( )
7 7
a
m= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ở độ cao 6(m):
x
2 2
h 6m .11,46 7,64( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
ox o
6
r 1,5h (1 - ) 1,5.11,46.(1 ) 5,95( )
0,8 0,8.11,46
x
o
h
m
h
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ở độ cao 8(m):
x
2 2
h 8m .11,46 7,64( )
3 3
o

h m= > = =
Nên
ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.11,46.(1 ) 2,60( )
11,46
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột (5-12).
h
5
= 17,5 m; h
12
= 14,5 m; a = 30,8 (m);
- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột nh sau.
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 17
2 3
2 2
14,5 . .17,5 11,67( )
3 3
h m h m= > = =
Nên
2
1

3
14,5
x 0,75h . (1 ) 0,75.17,5.(1 ) 2,25( )
17,5
h
m
h
= = =
Ta có khoảng cách từ cột 12 đến cột giả tởng 5 là
a = a x = 30,8 2,25 = 28,55 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
o 2
' 28,55
h h - 14,5 10,42( )
7 7
a
m= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ở độ cao 6 (m):
x
2 2
h 6m .10,42 6,95( )
3 3
o
h m= < = =
Nên
ox o
6
r 1,5h (1 - ) 1,5.10,42.(1 ) 4,38( )
0,8 0,8.10,42
x

o
h
m
h
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ở độ cao 8 (m):
x
2 2
h 8m .10,42 6,95( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.10,42.(1 ) 1,82( )
10,42
x
o
h
m
h
= = =
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 18
Ta có bảng tổng kết phạm vi bảo vệ của phơng án 1:
Cặp cột
a
h

1
h
2
x
a'
h
0
h
x
r
ox
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(1-2); (2-3); (5-6)
36
17,5
17,5
-
-
12,36
11
1,02
8
3,54

(1-4); (3-6)
33
17,5
17,5
-
-
12,79
11
1,34
8
4,18
(7-8); (9-10)
35
14,5
14,5
-
-
9,50
8
1,13
6
3,00
(7-9)
24,5
14,5
14,5
-
-
11,00
8

2,25
6
5,25
(10-11)
32
14,5
14,5
-
-
9,93
8
1,45
6
3,64
(11-12)
18
14,5
14,5
-
-
11,93
8
2,95
6
6,64
(4-8)
23,5
17,5
14,5
2,25

21,25
11,46
8
2,60
6
5,95
(5-12)
30,8
17,5
14,5
2,25
28,55
10,42
8
1,82
6
4,38
I.5.1.6 Kết luận.
+ Tổng số cột: 12 cột gồm:
- Phía 35 kV: 6 cột cao 14,5 m trong đó có 5 cột đặt trên xà cao 6 m và 1 cột đặt
trên xà cao 8m.
- Phía 110 kV: 6 cột cao 17,5 m trong đó có 4 cột đặt trên xà cao 11m; 2 cột đặt
trên xà cao 8m.
- Tổng chiều dài:
l = 5.(14,5-6) + 1.(14,5-8) + 4.(17,5-11) + 2.(17,5-8) = 94 (m).
+ Phạm vi bảo vệ của cột thu sét ở cho ở dới đây:
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 19
110kV

35kV
T1
T2
nhà phân phối
khu quản lý vận hành và nghỉ ca
11m
8m8m
6m
6m
6m
6m6m6m
8m
8m8m 8m
11m 11m
6m
8m
bể dầu
sự cố
11m
11m
8m 8m
6m
6m 6m
8m
8m
11m
11m
11m
11m
1

7
8
10
9
11 12
5
6
2 3
4
nhà điều khiển
trạm bơm
R1,02m
R3,54m
R4,18m
R1,34m
R3,54m
R1,02m
R1,02m
R3,54m
R4,18m
R1,34m
R10,50m
R6,75m
R2,25m
R5,25m
R2,95m
R6,64m
R3,00m
R1,13m
R1,13m

R3,00m
R1,45m
R3,64m
R1,82m
R2,60m
R11,25m
R5,63m
R4,38m
Phạm vi bảo vệ ở độ cao 8m
Phạm vi bảo vệ ở độ cao 11m
Phạm vi bảo vệ ở độ cao 8m
Phạm vi bảo vệ ở độ cao 6m
Hình 1.9: Phạm vi bảo vệ theo phơng án 1
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 20
I.5.2 Phơng án 2
T1 T2
11m
8m8m
6m
6m
6m
6m6m6m
8m
8m8m 8m
11m 11m
6m
8m
50,0m

4,5m
5,0m
9,5m
5,0m
5,0m
4,0m
17,0m
7,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m 5,0m
5,0m 7,0m
52,0m 4,0m 6,0m 3,0m
110,0m
5,0m
9,0m
9,0m
15,0m
5,0m
6,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 9,0m 5,0m
11m 11m
8m 8m
6m
6m 6m
8m
8m
11m
11m
11m
11m
110kV
35kV
1

10
13 16 17
8
9
2 3
7
5 64
11 12
14 15
nhà phân phối
3,0m
bể dầu
sự cố
5,0m
8,0m
27,5m
nhà điều khiển
trạm bơm
15,0m 15,0m
5,0m
12,0m
khu quản lý vận hành và nghỉ ca
22,0m
18,0m
Hình 1.10: Sơ đồ bố trí cột của phơng án 2
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 21
Sơ đồ mặt bằng trạm và cách bố trí cột thu sét nh hình 1 - 10.
- Phía 110kV đặt 9 cột thu sét trong đó N

1
, N
2
, N
3
, N
7
đặt trên xà cao 11 m; N
5
, N
6
,
N
8
, N
9
đặt trên xà cao 8m.
- Phía 35kV đặt 8 cột thu sét, tất cả các cột đặt trên xà cao 6 m.
I.5.2.1Tính 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

.
Xét nhóm cột (1,2,4,5); (2,3,5,6).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 36 (m).
b = 15 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 36 15 39,0 (m).a b= + = + =
- Độ cao tác dụng để nhóm 4 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng phải thoả mãn điều kiện:
39
h 4,88( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (4,5,7,8); (5,6,8,9).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 35 (m).
b = 18 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 35 18 39,36 (m).a b= + = + =
- Độ cao tác dụng để nhóm 4 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng phải thoả mãn điều kiện:
39,36

h 4,88( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (7,8,17).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
by Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phơng 22
a = 36 (m).
b = 30,8 (m).
c = 40 (m).
Nửa chu vi của tam giác:
36 30,8 40
53,40
2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
36.30,8.40
D 41,81 (m).
2. ( )( )( ) 2. 53,4(53,4 36)(53,4 30,8)(53,4 40)
abc
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng

phải thoả mãn điều kiện:
41,81
h 5,23( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (7,16,17).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 18 (m).
b = 30,8 (m).
c = 40 (m).
Nửa chu vi của tam giác:
18 30,8 40
44,40
2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
18.30,8.40
D 41,81 (m).
2. ( )( )( ) 2. 44,4(44,4 18)(44,4 30,8)(44,4 40)
abc
p p a p b p c
= = =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích của chúng
phải thoả mãn điều kiện:

41,81
h 5,23( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (7,12,16).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 13,9 (m).
b = 30,8 (m).
c = 32,9 (m).
Nửa chu vi của tam giác:
by Giangdt