Bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110220kV

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
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:
Khoa : Điện Ngành : Hệ thống điện
Lớp : Hệ Thống Điện K1 Hải Dơng
1- ĐầU Đề THIếT Kế
Bảo vệ chống sét trạm biến áp và đờng dây
Trạm biến áp
+ Sơ đồ 110kV 2TG+TGV
220kV 2TG+TGV
+ Độ cao cần bảo vệ 110kV 11 m
220kV 16.5m
+ Mặt bằng: +
Mặt cắt :
+ Máy biến áp 2AT 110/220kV
+ Đờng dây vào trạm 110kV 2
220kV 5
+ Điện trở suất của đất 80.m
đờng dây
+ Cấp điện áp 220kV
+ Cột
Loại cột Sắt
Chiều cao cột 26,8m
Độ treo cao dây dẫn pha A20,8m
Độ treo cao dây dẫn pha B16,8m
Độ treo cao dây dẫn pha C16,8m
Góc bảo vệ pha A 25
0
Góc bảo vệ pha B 15,6

0
Góc bảo vệ pha C 15,6
0
+ Dây dẫn
Loại dây AC-240
Độ võng của dây dẫn 6m
+ Dây chống sét
Loại dây C70
Số dây chống sét 1
Độ võng dây chống sét 4m.
+ Cách điện
Loại cách điện Treo
Đặc tính 14
-1-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
+ Khoảng vợt Phía 220 kV: 290m
+ Điện trở nối đất cột điện 9; 16; 23
+ Vùng ô nhiễm II
+ Số ngày giông sét 80
2- Nội dung các phần tính toán
- Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp
- Tính toán nối đất cho trạm biến áp
- Tính toán chỉ tiếu chống sét của đờng dây 220kV
- Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp từ phía đờng dây 220 kV
3- các bản vẽ
- Phạm vi bảo vệ của cột thu sét, các phơng án bảo vệ chống sét đánh
trực tiếp
- Các kết quả tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm
- Phơng pháp và kết quả tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đờng dây
- Các kết quả tính toán bảo vệ trạm biến áp chống sóng truyền.

4- cán bộ hớng dẫn :
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)
B GIO DC V O TO
TRNG I HC BCH KHOA H NI

BN NHN XẫT N TT NGHIP
H v tên sinh viên:
Ng nh: Hệ Thống Điện Khoá: 1 Hải D ơng
Giáo viên hng dn:
Giáo viên duyệt :
Ni dung thit k tt nghip:



-2-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp




1. Nhn xét ca giáo viên :

Ng y tháng n m
Giáo viên duyệt
( Ký, ghi rõ h v tên )
Li núi u
* * *
t nc ang bc vo thi k cụng nghip hoỏ, hin i hoỏ, ngnh in
gi mt vai trũ quan trng trong vic phỏt trin nn kinh t quc dõn. Trong
cuc sng in nng rt cn cho phc v sn xut v sinh hot. Cựng vi s phỏt
trin ca xó hi ũi hi vic cung cp in phi m bo liờn tc v cú cht lung
cao. Xut phỏt t thc t ú vic m bo cho cỏc trm bin ỏp v ng dõy
truyn ti lm vic an ton, khụng gp s c, khụng gõy giỏn on cung cp in
c bit quan trng.
Nhm hon thin kin thc ó c hc v bc u lm quen vi thc t em ó
c khoa in v b mụn H Thng in trng i hc Bỏch Khoa H Ni
-3-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
giao nhim v thit k tt nghip vi ti: Bo v chng sột cho ng dõy v
trm bin ỏp 110/220kV.
Em xin chõn thnh cm n s giỳp v hng dn tn tỡnh ca cỏc thy, cụ
giỏo trong b mụn c bit l trong sut quỏ trỡnh hon thnh ỏn.
Hà nội tháng 6-2007
Sinh viên
-4-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Mục lục

5
đặt vấn đề 6
chơng I 6
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 7
1.1. các yêu cầu: 7
1.2. phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét: 8
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét 8
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét 12
1.3. phơng án bảo vệ của hệ thống thu sét: 13
1.3.1. Phơng án 1 13
1.3.2. Phơng án 2 17
1.3.3. Phơng án 3 20
chơng ii 25
Tính toán nối đất cho trạm 25
2.1. yêu cầu kỹ thuật khi nối đất trạm biến áp 25
Nối đất làm việc 25
Nối đất an toàn 25
Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho con ngời khi cách điện bị h hỏng. Thực hiện
nối đất an toàn bằng cách nối đất các bộ phận kim loại không mang điện nh vỏ
máy, thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại. Khi cách điện bị h hỏng do
lão hoá thì trên các bộ phận kim loại sẽ có một điện thế nhng do nối đất nên
điện thế này có giá trị nhỏ không nguy hiểm cho ngời tiếp xúc 25
Nối đất chống sét 25
2.2- Các số liệu dùng để tính toán nối đất 27
27
2.2.1. Nối đất an toàn 27
Trong đó : RTN: điện trở nối đất tự nhiên 27
Nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống chống sét đờng dây và cột điện 110kV và
220kV tới trạm 27
2.2.2. Nối đất chống sét 32

2.2.3. Nối đất bổ sung 37

-5-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
đặt vấn đề
Trong hệ thống điện trạm biến áp đợc dùng rất rộng rãi, làm nhiệm vụ
truyền tải điện năng từ lới điện có điện áp U
1
sang lới điện có điện áp U
2
phục vụ
cho việc truyền tải và phân phối năng lợng điện. Do vậy quá trình vận hành của
trạm biến áp ảnh hởng lớn tới việc cung cấp và chất lợng điện năng. Bảo vệ
chống sét trạm biến áp bao gồm các phần:
+ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: các trạm biến áp đợc bảo vệ bằng dây
chống sét (treo trên các thiết bị và các xà đỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống
sét kiểu Franklin.
+ Mạng lới nối đất: để tản dòng điện sét trong đất hạn chế các phóng điện
ngợc trên các công trình cần bảo vệ.
+ Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đờng dây vào trạm.
Yêu cầu đề ra là thiết kế chống sét cho trạm 110/220kV với số liệu sau :
Sơ đồ: 110kV Sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vòng.
220kV Sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vòng.
Độ cao cần bảo vệ: 220kV là 16,5 m
110kV là 11 m
Máy biến áp: 2AT 110/220 kV
Đờng dây vào trạm: 110kV 2
220kV 5
Điện trở suất của đất: 80 .m
Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt đi kèm.

chơng I
-6-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
1.1. các yêu cầu:
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải đợc nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an
toàn của hệ thống bảo vệ.
Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể, hệ thống
các cột thu sét có thể đợc đặt trên các độ cao có sẵn nh xà, cột đèn chiếu sáng
hoặc đợc đặt độc lập.
Khi đặt hệ thống cột thu sét trên kết cấu của trạm sẽ tận dụng đợc độ cao
vốn có của công trình nên sẽ giảm đợc độ cao của cột thu sét. Tuy nhiên đặt hệ
thống thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có sét đánh sẽ gây nên một điện
áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điện cảm của cột. Phần điện áp
này khá lớn và có thể gây phóng điện ngợc từ hệ thống thu sét sang các phần tử
mang điện khi cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột thu sét trên hệ
thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và điện trở tản của bộ phận nối đất
nhỏ.
Đối với trạm ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao nên có thể đặt
cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của kết cấu trên đó có đặt
cột thu sét thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm phân phối theo 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.
Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở lên là cuộn
dây của máy biến áp. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì
yêu cầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất trong hệ thống nối đất của cột thu sét

và vỏ máy biến áp theo đờng điện phải lớn hơn 15m.
Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm ngoài trời 110kV trở lên cần chú ý
nối đất bổ sung ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất
nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không đợc quá 4.
Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét
đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến vật đ-
ợc bảo vệ.
Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công
trình cần bảo vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định
nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua.
-7-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì các dây dẫn
điện đến đèn phải đợc cho vào ống chì và chèn vào.
1.2. phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét:
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.
Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà 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.
a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền đợc giới hạn bởi mặt
ngoài của hình chóp tròn xoay có đờng kính xác định bởi phơng trình.
)(
1
6,1

X
X
X
hh
h
h
r
+
=
(1-1)
Trong đó : h: độ cao cột thu sét.
h
X
: độ cao cần bảo vệ.
h
a
=h-h
X
: độ cao hiệu dụng cột thu sét.
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 đờng sinh của hình chóp có dạng đờng gẫy khúc nh
hình sau:
Rx
0,2h
a
b
c

0,75h 1,5h
0,8h
h
-8-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Bán kính đợc tính toán theo công thức sau:
Nếu
hh
X
3
2

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

thì
)1(75.0
h
h
hr
x
X
=
(1.3)
Các công thức trên chỉ đúng khi cột thu sét cao dới 30m. Hiệu quả của cột thu
sét cao trên 30m giảm đi do độ cao định hớng của sét giữ hằng số. Có thể dùng
các công thức trên để tính toán phạm vi bảo vệ nhng phải nhân thêm hệ số hiệu
chỉnh
h
p
5,5
=
và trên hoành độ lấy các giá trị
hp75,0
và
hp5,1
.
b. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau.
Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn tổng phạm vi
bảo vệ các cột đơn cộng lại. Nhng để các cột thu lôi có thể phối hợp đợc thì
khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn
ha 7
(trong đó h là độ cao của cột
thu sét). Phần bên ngoài khoảng cách giữa hai cột có phạm vi bảo vệ giống nh
của một cột. Phần bên trong đợc giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai

đỉnh cột và điểm có độ cao h
0
- phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột đợc
xác định theo công thức:
7
0
a
hh =
(1.4)
Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đờng nối hai chân
cột là r
x0
và đợc xác định nh sau:
Nếu
0
3
2
hh
x

thì
)
8,0
1.(.5,1
0
00
h
h
hr
x

x
=
(1.5)
Nếu
0
3
2
hh
x
>
thì
)1.(.75,0
0
00
h
h
hr
x
x
=
(1.6)
Khi độ cao của cột thu sét vợt quá 30m thì có các hiệu chỉnh hệ số
h
p
5,5
=
; trên hoành độ lấy các giá trị
hp75,0
và
hp5,1

; khi đó h
0
tính theo công thức
p
a
hh
7
0
=
(1.7)
-9-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
0,75h
a
1,5h
R
rox
1
2
hx
h0
h
rx
Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao giống nhau.

c. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Trờng hợp hai cột thu sét có độ cao h
1
và h
2

khác nhau thì việc xác định
phạm vi bảo vệ đợc xác định nh sau:
Vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao (cột 1) và cột thấp (cột 2) riêng rẽ. Qua
đỉnh cột thấp (cột 2) vẽ đờng thẳng ngang gặp đờng sinh của phạm vi bảo vệ cột
cao ở điểm 3 điểm này đợc xem là đỉnh của một cột thu sét giả định. Cột 2 và cột
3 hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau và bằng h
2
với khoảng cách a. Bằng
cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi 3 có độ cao h
2
. Điểm này đợc xem nh đỉnh
của một cột thu sét giả định. Ta xác định đợc các khoảng cách giữa hai cột có
cùng độ cao h
2
là a
'
và x nh sau:
-10-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
0,2h1
0,8h1
h1
ho
2
1
3
0,75h2
a'
x
0,75h1

1,5h2
a
1,5h1
0,8h2
0,2h2
h2
Hình 1.3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Nếu
12
3
2
hh
ta có công thức :
)
8.0
1(5.1
1
2
1
h
h
hx =
Nếu
12
3
2
hh >
ta có công thức:
)1(75,0
1

2
1
h
h
hx =
(1.8)
xaa ='
(1.9)
Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ cột 1.
d. Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột thu sét (số cột >2).
Để bảo vệ đợc một diện tích giới hạn bởi một đa giác thì độ cao của cột
thu lôi phải thoả mãn:
a
hD 8
(1.10)
Trong đó: D là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột.
Nhóm cột tam giác có ba cạnh là a, b,c có: +
))()((4
22
cpbpapp
abc
RD

ì==
(1.11)
với p là nửa chu vi :
2
cba
p
++

=
(1.12)
Nhóm cột tạo thành hình chữ nhật:
22
baD +=
(1.13)
với a, b là độ dài hai cạnh hình chữ nhật.
Độ cao tác dụng của cột thu sét h
a
phải thoả mãn điều kiện:
8
D
h
a

(1.14)
-11-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

D
a
b
c

D
a
b

Hình1.4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột tạo thành tam giác và chữ nhật.
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét.

a. Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rộng của phạm vi
bảo vệ phụ thuộc vào mức cao h
x
đợc biểu diễn nh sau :
0,6h
0,2h
0,8h
h
a
b
a'
c
1,2h
2bx
Hình1.5 : Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
-12-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Mặt cắt thẳng đứng theo phơng vuông góc với dây thu sét tơng tự cột thu
sét ta có các hoành độ 0,6h và 1,2h.
Nếu
hh
x
3
2

thì
)
8,0
1.(.2,1

h
h
hb
x
x
=
(1.15)
Nếu
hh
x
3
2
>
thì
)1.(.6,0
h
h
hb
x
x
=
(1.16)
Khi độ cao cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần đợc hiệu chỉnh theo p.
b. Phạm 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
hS 4

Với khoảng cách trên thì dây có thể bảo vệ đợc các điểm có độ cao h
0

.
4
0
S
hh =
(1.17)
Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống phạm vi bảo vệ của một dây, còn
phần bên trong đợc giới hạn bởi vòng cung đi qua ba điểm là hai điểm treo dây
thu sét và điểm có độ cao h
0
.
0,2h
0,8h
h
ho
0,6h 1,2h
S
bx
1 2
Hình 1.6: Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
1.3. phơng án bảo vệ của hệ thống thu sét:
1.3.1. Phơng án 1.
1.3.1.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét.
Ta bố trí các cột thu sét nh sau:
Phía 220kV đặt 12 cột
Phía 110kV đặt 8 cột: Hai cột 15, 19, đặt trên xà cao 11 m;các cột 13, 14,
16, 17, 18, 20 đợc xây dựng.
-13-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
1

2
3
4
5 6
7
8
9
10
11
12
14
15
20
19
17
13
16
18
Nhà Điều Khiển
Hình 1.7: Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét
1.3.1.2. Tính toán cho phơng án 1
a). Tính độ cao tác dụng của cột thu sét:
Để tính đợc độ cao tác dụng h
a
của các cột thu sét ta cần xác định đờng
kính D của đờng tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua ba (hoặc bốn) đỉnh
cột. Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi tam giác (hoặc bốn) đó đợc bảo vệ thì
phải thoả mãn điều kiện :
.
8

D
h
a

phía 220kV:
NHểM CT C LP PHA 220kV
Loi ct Nhúm ct
a
(m)
b
(m)
D
(m)
h
a
(m)
h
a.max
(m)
Ch nht
1-2-6-5 34.00 35.30 49.01 6.13
6.13
5-6-9-10 34.00 34.00 48.08 6.01

Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là h
x
=16.5 m và h
max
=6.13m.
Ta chọn h

a
=6.5 m Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 220 kV là :
)(235.65.16
0
mhhh
ax
=+=+=
phía 110kV:
NHểM CT C LP PHA 110kV
-14-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Loi ct Nhúm ct
a
(m)
b
(m)
D
(m)
h
a
(m)
h
a.max
(m)
Ch nht
17-18-19-
20
35,80 42,30 55,42 6,93
6,93
13-14-15-

16
35,80 29,30 46,26 5,78
15-16-17-
18
35,80 24,70 43,49 5,43
Nhúm ct
a
(m)
b
(M)
c
(m)
p
(m)
D
(m)
h
a
(m)
h
a.max
(m)
Tam giỏc
4-17-19 44,45 42,30 56,33 71,54 57,04 7,13
7,13
8-12-15 50,37 44,87 34,00 64,62 51,49 6,43
12-13-15 29,3 48,24 44,87 61,21 49,31 6,16
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là h
x
=11m và h

max
=7,13m. Ta
chọn h
a
=7.5 m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 110kV là :
)(5,185.711
0
mhhh
ax
=+=+=
b). Phạm vi bảo vệ của từng cột :
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 23m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
Do
33.1523.
3
2
11 =<=
x
h
vậy
)(88.13)
23.8,0
11
1.(23.5,1
5,010
mr ==
Bán kính bảo vệ ở độ cao 16.5m.
Do
33.1523.

3
2
5.16 =>=
x
h
vậy
)(88.4)
23
5.16
1.(23.75,0
5.016
mr ==
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 18,5m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11
Do
33,125,18.
3
2
11 =<=
x
h
vậy
)(13.7)
5,18.8,0
11
1.(5,18.5,1
07
mr ==
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :
Ta chỉ xét đại diện các cột :

NHểM CT CNH NHAU
220kV
Cp ct cao ct
(m)
a
(m)
h
0
(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=16.5
1-2 23,00 34.0 18.14 12.10 1.23
1-5 23,00 35.30 17.96 11.97 1.09
-15-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
5-9 23,00 34.00 18.14 12.10 1.23
110kV
Cp ct cao ct
(m)
a
(m)
h
0

(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=11
19-20 18,50 35.80 13.39 8.92 1.79
20-18 18,50 42.30 12.46 8.30 1.09
18-16 18,50 24.70 14.97 9.98 2.98
16-14 18,50 29.30 14.31 9.54 2.49
14-13 18,50 35.80 13.39 8.92 1.79
NHểM CT Cể CAO KHC NHAU
Cp
ct
cao ct
(m)
a
(m)
x
(m)
a'
(m)
h'o
(m)
r
0x

(m)
h
x
=11
4-19 23-18.5 44.45 3.38 41.07 12.63 1.22
12-13 23-18.5 48.24 3.38 44.86 12.09 0.82
1.3.1.3. Phạm vi bảo vệ phơng án 1.
Nhà Điều Khiển
1
2
3
4
5 6
7
8
9
10
11
12
14
15
20
19
17
13
16
18
Hình 1.8: Phạm vi bảo vệ phơng án 1
1.3.1.4. Kết luận:
-16-

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Phơng án bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột: 20 cột trong đó có 12 cột 23 m , 8 cột 18.5 m.
Tổng chiều dài : 12.(23-16.5)+2.(18.5-11)+6.18,5=197.5 m.
1.3.2. Phơng án 2.
1.3.2.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét.
Ta bố trí các cột thu sét nh sau:
Phía 220kV đặt 9 cột:Sáu cột 1, 3, 4, 6, 7, 9 đặt trên xà ; 3 cột 2, 5, 8 đợc xây
dựng.
Phía 110kV đặt 6 cột: Hai cột 12,14 đặt trên xà cao .Con lại bốn cột
10,11,13,15 đợc xây dựng.
Nh

iều Khiển
1
3
4
6
11
15
2
7 8
9
5
14
12
13
10
Hình 1.9: Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét
1.3.2.2. Tính toán cho phơng án 2

a). Tính độ cao tác dụng của cột thu sét:
phía 220kV:
NHểM CT C LP PHA 220kV
Loi
ct
Nhúm
ct
a
(m)
b
(m)
D
(m)
h
a
(m)
h
a.max
(m)
-17-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Ch
nht
1-2-4-5 51 35.3 62.02 8.86
9.17
2-5-6-3 51 35.3 62.02 8.86
4-7-8-5 51 39 64.20 9.17
5-6-8-9 51 39 64.20 9.17
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là h
x

=16.5 m và h
max
=9.17 m.
ta chọn h
a
=9.5m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 220kV là :
)(265.95.16
0
mhhh
ax
=+=+=
phía 110kV:
NHểM CT C LP PHA 110kV
Loi ct Nhúm ct
a
(m)
b
(m)
D
(m)
h
a
(m)
h
a.max
(m)
Ch
nht
12-13-15-14 35.8 48.55 60.32 8.62
8.62

10-11-13-12 35.8 47.75 59.68 8.53
Nhúm ct
a
(m)
b
(m)
c
(m)
p
(m)
D
(m)
h
a
(m)
h
a.max
(m)
Tam
giỏc
3-14-12 44.45 48.55 60.45 76.73 61.21 7.65
7.65
9-10-12 46.39 54.77 47.81 74.49 57.89 7.23
6-9-12 38.94 54.77 44.34 69.13 55.31 6.91
3-6-12 35.36 60.44 44.34 70.07 61.04 7.63

Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là h
x
=11m và h
max

=7.65m.
Ta chọn h
a
=8m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 110kV là :
)(19811
0
mhhh
ax
=+=+=
b). Phạm vi bảo vệ của từng cột :
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 26m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 16.5m.
Do
33.1726.
3
2
5.16 =<=
x
h
vậy
)(06.8)
26.8,0
5.16
1.(26.5,1
5.016
mr ==
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m.
Do
33.1726.
3

2
11 =<=
x
h
vậy
)(38.18)
26.8,0
11
1.(26.5,1
011
mr ==
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 19 m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11 m.
-18-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Do
67.1219.
3
2
11 =<=
x
h
vậy
)(88.7)
19.8,0
11
1.(19.5,1
016
mr ==
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :

NHểM CT CNH NHAU
220kV
Cp ct
cao ct
(m)
a
(m)
h
0
(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=16.5m
1-2 26 51 18.71 12.48 1.66
2-3 26 51 18.71 12.48 1.66
1-4 26 35.3 20.96 13.97 3.34
4-7 26 39 20.43 13.62 2.95
7-8 26 51 17.71 12.48 1.66
8-9 26 51 18.71 12.48 1.66
NHểM CT CNH NHAU
110kV
Cp ct cao ct
(m)
a

(m)
h
0
(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=11m
10-11 19 35.8 13.89 9.26 2.16
11-13 19 47.75 12.18 8.12 0.88
13-15 19 48.55 12.06 7.04 0.80
15-14 19 35.8 13.89 9.26 2.16
NHểM CT Cể CAO KHC NHAU
Cp
ct
cao ct
(m)
a
(m)
x
(m)
a'
(m)
h'o
(m)

r
0x
(m)
h
x
=11 m
3-14 26-19 44.45 5.25 39.20 13.40 1.80
9-10 26-19 48.24 5.25 42.99 12.86 1.40
1.3.2.3. Phạm vi bảo vệ của phơng án 2:
-19-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
1
3
4
6
11
15
2
7 8
9
5
14
12
13
10
Nh

iều Khiển
Hình 1.10 Phạm vi bảo vệ phơng án 2
1.3.2.4. Kết luận:

Phơng án có phạm vi bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột: 15 cột trong đó có 9 cột 26 m , 6 cột 19 m.
Tổng chiều dài cột: 9.(26-16.5)+2.(19-11)+4.19=177.5 m.
1.3.3. Phơng án 3.
1.3.3.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét:
Phía 220kV có treo 3 dây chống sét C-70 khoảng cách giữa hai dây lần lợt
là: S
14
=35.3 m; S
47
=34 m.
Để bảo vệ toàn bộ xà trong trạm thì
)(33.25
4
3.35
5.16
4
0
m
S
hh =+=+
.
Do dây thu sét bị võng nên độ cao của cột treo dây phải tính đến độ võng
của dây.
Độ võng của dây chống sét là f=4 m.
Vậy độ cao cột treo dây thu sét :
)(33.29433.25
1
mfhh =+=+=
Chọn độ cao của cột thu sét la h

1
= 29.5 (m)
Phía 110kV đặt 3 cột:
Khoảng cách giửa các dây thu sét là:S
36
=35.3 m;S
6
10
=43.15 m.
Để bảo vệ toàn bộ xà trong trạm thì
)(79.21
4
15.43
11
4
0
m
S
hh =+=+
Tính đến độ võng của dây ta chọn độ cao treo dây của dây thu sét là:
-20-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

)(79.25479.21
1
mfhh =+=+=
Ta chọn h
1
= 26 m.
1

2
3
4
5
6
7
8
9
Nhà Điều Khiển
Hình 1.11 Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét và dây chống sét
1.3.3.2. Tính toán cho phơng án 3
a.)Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
-Phía 220 kV
Tính cho hai vị trí cao nhất và thấp nhất.
Tại vị trí đầu cột:
Bảo vệ ở độ cao 16.5m:
Do
67.195.29.
3
2
3
2
5.16 ==<= hh
x
thì
).(65.10)
5,29.8,0
5.16
1.(5.29.2,1 mb
x

==
Bảo vệ ở độ cao 11m:
Do
67.195.29.
3
2
3
2
11 ==<= hh
x
thì
).(9.18)
5,29.8,0
11
1.(5,29.2,1 mb
x
==
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai dây:
.68.20
4
3.35
5,29
4
0
m
S
hh ===
Tại vị trí thấp nhất:

)(5,2545,29' mfhh ===

Bảo vệ ở độ cao 16.5 m:
Do
175,25.
3
2
3
2
5.16 ==<= hh
x
t hì
).(85.5)
5,25.8,0
5.16
1.(5,25.2,1 mb
x
==
-21-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Bảo vệ ở độ cao 11m:
Do
175,25.
3
2
3
2
11 ==<= hh
x
thì
).(1.14)
5,25.8,0

11
1.(5,25.2,1 mb
x
==
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai dây:
)(67,16
4
3.35
5,25
4
'
0
m
S
hh ===
-Phía 110 kv
Tại vị trí đầu cột:
Bảo vệ ở độ cao 11 m:
Do
33,1726.
3
2
3
2
11 ==<= hh
x
thì
).(7,14)
26.8,0
11

1(26.2,1 mb
x
==
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai dây:
.21,15
4
15,43
26
4
0
m
S
hh ===
Tại vị trí thấp nhất:
)(22426' mfhh ===
Bảo vệ ở độ cao 11 m:
Do
67.1422.
3
2
3
2
11 ==<= hh
x
t hì
).(9.9)
22.8,0
11
1.(22.2,1 mb
x

==
b.)Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét:
Nhóm cột độc lập
-Phía 220 kV
Ta đặt cột thu sét bao biên có độ cao 29,5m.
Do
67,195,29.
3
2
11 ==
x
h
vậy
)(63,23)
5,29.8,0
11
1.(5,29.5,1
011
mr ==
Do
67,195,29.
3
2
5.16 ==
x
h
vậy
)(31,13)
5,29.8,0
5.16

1.(5,29.5,1
5.016
mr ==
-phía 110kV:
Ta đặt cột thu sét bao biên có độ cao 26 m.
Do
33,1726.
3
2
11 ==
x
h
vậy
)(38,18)
26.8,0
11
1.(26.5,1
011
mr ==
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :
NHểM CT CNH NHAU
220kV
-22-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
Cp ct cao ct
(m)
a
(m)
h
0

(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=16.5m
1-4 29.50 35.30 24.46 16.3 5.97
4-7 29.50 34.00 24.64 16.43 6.11
NHểM CT CNH NHAU
110kV
Cp ct cao ct
(m)
a
(m)
h
0
(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=11m

3-6 26.00 35.3 20.96 13.97 10.82
6-9 26.00 43.15 19.84 13.22 9.14
1.3.3.3. Phạm vi bảo vệ của phơng án 3:
-23-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Nh

iều Khiển
Hình 1.12 Phạm vi bảo vệ phơng án 3
1.3.3.4. Kết luận:
Phơng án có phạm vi bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột: 9 cột trong đó có 6 cột 29,5 m , 3 cột 26 m.
Tổng chiều dài cột: 6.(29.5-16.5)+3.(26-11)=123 m.
Tổng chiều dài dây thu sét :181,7.2+102+80.3=545.7m.
* NHận xét:
Cả ba phơng án trên đều thoả mãn nhu cầu kỹ thuật đề ra. Qua tính toán ta
thấy phơng án 2 có chiều dài cột tính toán nhỏ nhất do vậy chi phí xây dựng
cũng nhỏ nhất vì vậy ta chọn phơng án 2 để thiết kế.
-24-
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
chơng ii

Tính toán nối đất cho trạm
2.1. yêu cầu kỹ thuật khi nối đất trạm biến áp.
Nối đất là đem các bộ phận bằng kim loại có nguy cơ bị tiếp xúc với dòng
điện (h hỏng cách điện) nối với hệ thống nối đất. Nhiệm vụ của nối đất là tản
dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật nối đất có trị số bé. Hệ
thống nối đất là một phần quan trọng trong việc bảo vệ quá điện áp. Tuỳ theo
nhiệm vụ và hiệu quả mà hệ thống nối đất đợc chia làm ba loại.
Nối đất làm việc.
Nhiệm vụ chính là đảm bảo sự làm việc bình thờng của thiết bị, hoặc một
số bộ phận của thiết bị yêu cầu phải làm việc ở chế độ làm việc đã đợc quy định
sẵn.
+ Nối đất điểm trung tính máy biến áp.
+ Hệ thống điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất.
+ Nối đất của máy biến áp đo lờng và các kháng điện dùng trong bù
ngang trên các đờng dây cao áp truyền tải điện.
Nối đất an toàn.
Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho con ngời khi cách điện bị h hỏng. Thực
hiện nối đất an toàn bằng cách nối đất các bộ phận kim loại không mang điện
nh vỏ máy, thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại. Khi cách điện bị h hỏng
do lão hoá thì trên các bộ phận kim loại sẽ có một điện thế nhng do nối đất nên
điện thế này có giá trị nhỏ không nguy hiểm cho ngời tiếp xúc.
Nối đất chống sét.
Có tác dụng làm tản dòng điện sét vào trong đất khi sét đánh vào cột thu
lôi hay đờng dây. Hạn chế hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do
phóng điện sét gây nên. Nối đất chống sét còn có nhiệm vụ hạn chế hiệu điện thế
giữa hai điểm bất kỳ trên cột điện và đất. Nếu không, mỗi khi có sét đánh vào
cột chống sét hoặc trên đờng dây, sóng điện áp có khả năng phóng điện ngợc tới
các thiết bị và công trình cần bảo vệ, phá huỷ các thiết bị điện và máy biến áp
Về nguyên tắc là phải tách rời các hệ thống nối đất nói trên nhng trong thực tế
ta chỉ dùng một hệ thống nối đất chung cho các nhiệm vụ. Song hệ thống nối đất

chung phải đảm bảo yêu cầu của các thiết bị khi có dòng ngắn mạch chạm đất
lớn do vậy yêu cầu điện trở nối đất phải nhỏ.
Khi điện trở nối đất càng nhỏ thì có thể tản dòng điện với mật độ lớn, tác
dụng của nối đất tốt hơn an toàn hơn. Nhng để đạt đợc trị số điện trở nối đất nhỏ
-25-