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 2)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP NĂM HỌC 2008 -2009
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Dũng
Lớp: Điện lực Hưng Yên Khóa : Hệ đào tạo: TẠI CHỨC
Khoa : ĐIỆN Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Số điện thoại hoặc e mail:
Địa chỉ liên lạc khi cần thiết:
Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Văn Tớp
Số điện thoại: 098.350.26.40 hoặc 04 2.10.34.56/04 8.69.20.09
E mail :
Gặp thầy tại: Bộ môn C1-118
Thực hiện đồ án tại: Bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
1- TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
+ Thiết kế bảo vệ chống sét và quá điện áp cho :
- Trạm biến áp 110/35 kV (Mặt bằng trạm cho trong Hình vẽ kèm theo)
- Đường dây 110 kV
2- CÁC NỘI DUNG YÊU CẦU 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 đường dây (chỉ tiêu chống sét của đường dây)
iv. Bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây vào trạm
3- CÁC BẢN VỄ TỐI THIỂU
i. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét, các phương 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. Phương pháp và kết quả tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây
iv. iKết quả tính toán bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây vào trạm
4- TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
Ngày giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp: 1/7/2008

Nộp quyển /10/2008
Bảo vệ /10/2008
eBook for You
eBook for You
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP NĂM HỌC 2008 -2009
(SỐ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Dũng
Lớp: Điện lực Hưng Yên Khóa : Hệ đào tạo: TẠI CHỨC
Khoa : ĐIỆN Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Trạm biến áp 110/35 kV
Mô tả trạm : Trạm biến áp phân phối ngoài trời
• Trạm biến áp 110 kV, 7 ĐD 110 kV, sơ đồ 2 thanh góp, có thanh góp vòng
• Trạm biến áp : cáp ngầm vào các tủ phân phối trong nhà chiều dài 20 m, rộng 8 m
cao 9 m.
• 3 MBA lực
Sơ đồ trạm biến áp (sơ đồ nối điện chính, mặt bằng, mặt cắt )
Điện trở suất của đất 95 Ω.m
Đường dây 110 kV
Cấp điện áp 110 kV
Cột
+ Loại cột sắt, 2 mạch (đường dây 2 mạch)
+ Chiều cao cột 29 m
Dây dẫn
Loại dây
Độ võng
Độ treo cao
Pha A, A’
AC 185
5,5 m
24 m

Pha B, B’
AC 185
5,5 m
19 m
Pha C, C’
AC 185
5,5 m
14 m
Dây chống sét
+ Loại dây C-70
+ Số dây chống sét 1
+ Độ võng 3 m
Cách điện
+ Loại Π-4,5 .
+ Đặc tính đặc tính của chuỗi cách điện gồm 7 phần tử (tra bảng)
Khoảng vượt 180 m
Điện trở nối đất cột điện 13 Ω
Mức giông sét 85 ngày/năm
Hà nội ngày 1 tháng 7 năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
TS. Trần Văn Tớp
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên
LI NểI U
Cựng vi s phỏt trin ca khoa hc thỡ in nng l ngun nng lng ht sc quan
trng i vi mi lnh vc. Nc ta ang trong thi k cụng nghip hoỏ hin i hoỏ
nờn in nng gúp mt phn ỏng k i vi s nghip cụng nghip hoỏ hin i hoỏ
t nc.
m bo cung cp in liờn tc v cht lng tt thỡ bo v v chng sột cho h

thng in cú mt v trớ rt quan trng. Trong phm vi ỏn thit k chỳng ta phi lm
cỏc vn sau:
Chng m u.
Chng I : Bo v chng sột ỏnh trc tip vo trm bin ỏp.
Chng II : Tớnh toỏn ni t an ton v ni t chng sột cho trm bin ỏp.
Chng III: Tớnh ch tiờu chng sột cho ng dõy.
Chng IV: Tớnh bo v chng súng truyn t ng dõy vo trm bin ỏp phớa
T vic hoc tp, nghiờn cu, tớnh toỏn ỏn ny rỳt ra c mt s kt lun sau:
Quỏ trỡnh hc tp cựng vi s c gng n lc ca bn thõn c bit l s hng dn
tn tỡnh ca thy giỏo Trn Vn Tp, bn ỏn ny ó c hon thnh. Nhng do
thi gian cú hn, cựng vi s thiu sút v kinh nghim thc t nờn s khụng trỏnh khi
nhng thiu sút cn b sung.
Em xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ giỏo ó giỳp hng dn cho em hon
thnh bn ỏn ny.
Sinh viờn thc hin
Nguyn Thanh Dng
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 1
Chơng I:
TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO
TRạM Biến áp 110/35 KV
*******
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 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.
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
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 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 có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả
mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 3
3. phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét
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 )
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 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).
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 )
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 5
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 )
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
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 6
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 )
4. mô tả trạm biến áp cần bảo vệ
Trạm có tổng diện tích S = 8368m
2
, gồm hai phần 110kV và 35kV. Tại trung tâm của
trạm đặt ba máy biến áp lực T
1
; T
2
và T
3
.
- Phía 110kV bao gồm 7 lộ dây và xà đỡ. Độ cao của các xà cần bảo vệ là 11 m và 8 m.
- Phía 35kV độ cao của các xà cần bảo vệ là 7m.
- Nhà phân phối và điều khiển: Cao 9m; dài 20m; rộng 8 m
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 7
Hình 1.7: Sơ đồ mặt bằng trạm

eBook for You
§å ¸n tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p
Thùc hiÖn: NguyÔn Thanh Dòng - §iÖn Lùc Hng Yªn 8
5. c¸c ph¬ng ¸n bè trÝ cét thu sÐt
1. Ph¬ng ¸n 1
H×nh 1.8: S¬ ®å bè trÝ cét cña ph¬ng ¸n 1
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 9
Sơ đồ mặt bằng trạm và cách bố trí cột thu sét nh hình 1 - 8.
Phơng án 1 sử dụng 15 cột thu sét:
- Phía 110kV đặt 9 cột thu sét trong đó (1, 2, 3, 4, 5, 6) đặt trên xà cao 8 m; (7, 8) đặt
trên xà cao 11 m, cột 9 đặt độc lập.
- Phía 35kV đặt 6 cột thu sét (10, 11, 12, 13, 14, 15) đặt trên xà cao 7 m.
a. 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).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 36 (m).
b = 29,5 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 36 29,5 46,54 (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:
46,54
h 5,82( )
8 8
= =
a
D
m
Xét nhóm cột (2,3,5,6).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 27(m).
b = 29,5 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 27 29,5 40 (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:
40
h 5( )
8 8
a

D
m = =
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 10
Xét nhóm cột (4,5,7,8).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 36(m).
b = 25 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 36 25 43,83 (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:
43,83
h 5,48( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (5,6,8,9).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 27(m).
b = 25 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 27 25 36,8 (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:
36,8

h 4,6( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (10,11,13,14).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a = 30(m).
b = 24 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 30 24 38,42 (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:
38,42
h 4,8( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (11,12,14,15).
- Nhóm cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 11
a = 20(m).
b = 24 (m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình vuông này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
D 20 24 31,24 (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:
31,24
h 3,91( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (8,10,11).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác vuông
a = 30 (m).
b = 21,5(m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác vuông này chính là:
2 2 2 2
D 30 21,5 36,91 (m).a b= + = + =
- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng phải thoả mãn điều kiện:
36,91
h 4,61( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (8,11,12).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác vuông
a = 20 (m).
b = 21,5(m).
- Đơng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác vuông này chính là:
2 2 2 2
D 20 21,5 29,36 (m).a b= + = + =

- Độ cao tác dụng để nhóm 3 cột ny bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng phải thoả mãn điều kiện:
29,36
h 3,67( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (7,8,10).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 36 (m).
b = 37(m).
c = 22,3(m).
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 12
Nửa chu vi của tam giác:
36 37 22,3
47,65
2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
36.37.22,3
D 38,36 (m).
2. ( )( )( ) 2. 47,65(47,65 36)(47,65 37)(47,65 2 2,3)
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:
38,36
h 4,8( )
8 8
a
D
m = =
Xét nhóm cột (8,9,12).
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác
a = 27(m).
b = 22,6(m).
c = 29,3(m).
Nửa chu vi của tam giác:
27 22,6 29,3
39,45
2 2
a b c
p m
+ + + +
= = =
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp tam giác là:
27 22,6 26,3
D 30,84 (m).
2. ( )( )( ) 2. 39,45(39,45 27)(39,45 22,6)(39,4 5 26,3)
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:
30,84
h 3,86( )
8 8
a
D
m = =
b. 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
= 5,82 m. Nên ta chọn: h
a
= 6 m
c. Tính độ cao của cột thu sét.
- Phía 35kV:
Độ cao tác dụng: h
a
= 6 m
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ là: h
x
= 7 m
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 13
Với độ cao cần bảo vệ là: h

x
= 7 m ta có độ cao của các cột thu sét là:
h = h
a
+ h
x
= 6 + 7 = 13(m)
- Phía 110kV:
Độ cao tác dụng: h
a
= 6 m
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ là: h
x
= 11m
Do đó, độ cao của các cột thu sét phía 110kV là: h = h
a
+ h
x
= 6 + 11 = 17 (m)
d. 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 m
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m:
x
2 2
h 11m < .17 11,33 ( )
3 3
h m= = =
Nên
x
11

r 0,75.h (1 ) 0,75.17.(1 ) 4,88( )
17
= = =
x
h
m
h
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m < .17 11,33 ( )
3 3
h m= = =
Nên
X
x
h
8
r 1,5.h.(1 ) 1,5.17.(1 ) 10,5(m)
0,8.h 0,8.17
= = =
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 7m:
x
2 2
h 7m < .17 11,33 ( )
3 3
= = =h m
Nên
X
x

h
7
r 1,5.h.(1 ) 1,5.17.(1 ) 12,38(m)
0,8.h 0,8.17
= = =
Bán kính bảo vệ của các cột thu sét cao 13 m.
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 7 m.
x
2 2
h 7m .13 8,67
3 3
h= = =
Nên
X
x
h
7
r 1,5.h.(1 ) 1,5.13.(1 ) 6,38(m)
0,8.h 0,8.13
= = =
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 14
e. Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.
Xét cặp cột thu sét (1-2):
h
1
= h
2
=17 (m); a = 36 (m)

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
36
h h - 17 11,86 (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 .11,86 7,9( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
11
r 0,75h (1 - ) 0,75.11,86.(1 ) 0,64( )
11,86
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m .11,86 7,9( )

3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
8
r 0,75h (1 - ) 0,75.11,86.(1 ) 2,89( )
11,86
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột thu sét (2-3):
h
2
= h
3
=17 (m); a = 27 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
27
h h - 17 13,14 (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 .13,14 8,76( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
11
r 0,75h (1 - ) 0,75.13,14.(1 ) 1,61( )
13,14
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m < .13,14 8,76( )
3 3
o
h m= = =
Nên
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 15
ox o
8
r 1,5.h (1 - ) 1,5.13,14.(1 ) 4,71( )

0,8. 0,8.13,14
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột thu sét (1-4); (3-6):
h
1
=h
3
= h
4
= h
6
= 17 (m); a = 29,5 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
29,5
h h - 17 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

= = =
Xét cặp cột thu sét (4-7); (6-9):
h
4
=h
7
= h
6
= h
9
= 17 (m); a = 25 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
25
h h - 17 13,43(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 .13,43 8,95( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
11
r 0,75h (1 - ) 0,75.13,43.(1 ) 1,82( )

13,43
x
o
h
m
h
= = =
+ ở độ cao 8m:
x
2 2
h 8m < .13,43 8,95( )
3 3
o
h m= = =
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 16
Nên
ox o
8
r 1,5h (1 - ) 1,5.13,43.(1 ) 5,14( )
0,8. 0,8.13,43
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột thu sét (10-13); (12-15):
h

10
= h
13
= h
12
= h
15
= 13 (m);
a = 24 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
24
h h - 13 9,57(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 7m:
x
2 2
h 7m .9,57 6,38( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
7
r 0,75h (1 - ) 0,75.9,57.(1 ) 1,93( )
9,57
x

o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột thu sét (13-14):
h
13
= h
14
= 13 (m);
a = 30 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
0
30
h h - 13 8,71(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 7m:
x
2 2
h 7m .8,71 5,81( )
3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
7

r 0,75h (1 - ) 0,75.8,71.(1 ) 1,29( )
8,71
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột thu sét (14-15):
h
14
= h
15
= 13 (m);
a = 20 m.
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 17
0
20
h h - 13 10,14(m)
7 7
a
= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 7m:
x
2 2
h 7m .10,14 6,76( )

3 3
o
h m= > = =
Nên
ox o
7
r 0,75h (1 - ) 0,75.10,14.(1 ) 2,36( )
10,14
x
o
h
m
h
= = =
Xét cặp cột (7-10).
h
7
= 17 m; h
10
= 13 m; a = 22,3 (m);
- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột nh sau.
10 7
2 2
13 . .17 11,33( )
3 3
h m h m= > = =
Nên:
2
1
3

13
x 0,75h . (1 ) 0,75.17.(1 ) 3( )
17
h
m
h
= = =
Ta có khoảng cách từ cột 10 đến cột giả tởng 7 là
a = a x = 22,3 3 = 19,3 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
o 2
' 19,3
h h - 13 10,24( )
7 7
a
m= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ở độ cao 7(m):
x
2 2
h 7m > .10,24 6,83( )
3 3
o
h m= = =
Nên
ox o
7
r 0,75h (1 - ) 0,75.10,24.(1 ) 2,43( )
10,24
x
o

h
m
h
= = =
Xét cặp cột (9-12).
h
9
= 17 m; h
12
= 13 m; a = 22,6 (m);
- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột nh sau.
10 7
2 2
13 . .17 11,33( )
3 3
h m h m= > = =
Nên:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 18
2
1
3
13
x 0,75h . (1 ) 0,75.17.(1 ) 3( )
17
h
m
h
= = =

Ta có khoảng cách từ cột 12 đến cột giả tởng 9 là
a = a x = 22,6 3 = 19,6 (m)
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
o 2
' 19,6
h h - 13 10,2( )
7 7
a
m= = =
- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ở độ cao 7(m):
x
2 2
h 7m > .10,2 6,8( )
3 3
o
h m= = =
Nên
ox o
7
r 0,75h (1 - ) 0,75.10,2.(1 ) 2,4( )
10,2
x
o
h
m
h
= = =
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)
36
17
17
-
-
11,86
11
0,64
8

2,89
(2-3)
27
17
17
-
-
13,14
11
1,61
8
4,71
(1-4); (3-6)
29,5
17
17
-
-
12,79
8
1,34
6
4,18
(4-7); (6-9)
25
17
17
-
-
13,43

8
1,82
6
5,14
(10-13); (12-15)
24
13
13
-
-
9,57
7
1,93
(13-14)
30
13
13
-
-
8,71
7
1,29
(14-15)
20
13
13
10,14
7
2,36
(7-10)

22,3
17
13
3
19,3
10,24
7
2,43
(9-12)
22,6
17
13
3
19,6
10,2
7
2,4
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 19
f. Kết luận.
+ Tổng số cột: 15 cột gồm:
- Phía 35 kV: 6 cột cao 13 m đặt trên xà cao 7 m
- Phía 110 kV: 9 cột cao 17 m trong đó có 6 cột đặt trên xà cao 8m; 2 cột đặt trên xà
cao 11m và 1 cột đặt độc lập.
- Tổng chiều dài:
l = 6.(13-7) + 6.(17-8) + 2.(17-11) + 17 = 119 (m).
+ Phạm vi bảo vệ của cột thu sét ở cho ở dới đây:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Thực hiện: Nguyễn Thanh Dũng - Điện Lực Hng Yên 20
Hình 1.9: Phạm vi bảo vệ theo phơng án 1
eBook for You
§å ¸n tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p
Thùc hiÖn: NguyÔn Thanh Dòng - §iÖn Lùc Hng Yªn 21
2. Ph¬ng ¸n 2
H×nh 1.10: S¬ ®å bè trÝ cét cña ph¬ng ¸n 2
eBook for You