BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN ÁP 220110 kV

Phần 1
BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM
BIẾN ÁP 220/110 kV

I.Lý thuyết
1 Mở đầu:
Khi các thiết bị điện trong trạm biến áp bị sét đánh trực tiếp thì sẽ đưa đến
các hậu quả nghiêm trọng: gây nên hư hỏng các thiết bị điện, dẫn đến việc ngừng
cung cấp điện toàn bộ trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản xuất
điện năng và làm ảnh hưởng đến các ngành kinh tế quốc dân khác.
Đối với nhà máy điện và các trạm biến áp ngoài việc bảo vệ chống sét đánh
trực tiếp vào thiết bị điện cần phải chú ý bảo vệ các công trình khác như:
-

Đoạn dây nối từ xà cuối của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.

-

Đoạn dây dẫn hay thanh dẫn nối máy phát điện và máy biến áp.

-

Gian máy của các loại nhà máy điện kiểu hở, các thiết bị thu đựng khí
Hidro ngoài trời, các thiết bị chứa dung dịch điện phân ngoài trời.

-

Kho dầu, các thùng dầu để ngoài trời, kho xăng.

Đối với các công trình dễ cháy nổ thì không những cần bảo vệ chống sét
đánh trực tiếp mà phải đề phòng sự phát sinh tia lửa do điện áp gây nên, vì vậy khi

tiến hành thiết kế bảo vệ đối với phần này cần nghiên cứu thêm qui trình đối với
các công trình dễ cháy nổ.
Để bảo vệ sét đánh trực tiếp ở các nhà máy điện và trạm biến áp cần dùng
cột thu lôi. Các cột thu lôi có thể được đặt độc lập hoặc trong các điều kiện cho
phép có thể đặt trên các kết cấu của trạm, nhà máy.
Thông thường để giảm vốn đầu tư và cũng là để tận dụng độ cao ở các trạm
biến áp và nhà máy điện người ta cố gắng đặt các cột thu lôi trên các kết cấu trong
trạm, trên các cột đèn pha dùng để chiếu sáng, trên mái nhà … Cột thu lôi độc lập
thường đắt hơn nên chỉ dùng khi không tận dụng được độ cao khác.
Nếu đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối điện ngoài trời và
dùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối của trạm đến cột
đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung vào hệ thống nối đất của


trạm. Vì vậy khi sét đánh vào dây thu lôi hay vào dây chống sét thì toàn bộ dòng
điện sét sẽ đi vào hệ thống nối đất của trạm và do đó làm tăng thế của các thiết bị
được lối đất chung với hệ thống nối đất của trạm. Độ tăng đó lớn thì có thể gây nên
nguy hiểm cho các thiết bị ấy, do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt
cột thu lôi trên các công trình trong trạm hoặc dùng dây chống sét ở trong trạm.
Khi thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp và nhà máy điện ngoài các
yêu cầu kỹ thuật còn phải chú ý đến các mặt kinh tế và mỹ thuật.
2 Các yêu cầu kỹ thuật :
Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ 110 kV trở lên do có mức cách điện
cao nên có thể đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của các kết
cấu trên đó có đặt côt thu lôi phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét I s
khuếch tán vào trong đất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất. Ngoài ra ở
mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số của điện trở nối
đất.
-

Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110 kV 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 2 điểm nối vào hệ thống nối đất
của cột thu lôi và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15 m.

-

Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110 kV trở
lên phải thực hiện các yêu cầu sau:
+
Ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất
cần phải có nối đất bổ xung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện
trở khuếch tán không được quá 4 Ω (ứng với dòng điện tần số công
nghiệp).
+
Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột
thu lôi và bộ phận mang điện không được bé hơn chiều dài của chuỗi
sứ.

-

Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối
cấp điện áp 110 kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện.

-

Khi dùng cột thu lôi độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi
đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu lôi
đến vật được bảo vệ.

-

Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây
dẫn điện đến đèn vào ống chì và chôn vào trong đất.


-

Có thể nối dây chống sét bảo vệ đoạn đến trạm vào hệ thống nối đất của
trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của trạm đến điểm nối đất của
máy biến áp lớn hơn 15 m.

-

Để đảm bảo về mặt cơ tính và để chống ăn mòn cần phải theo đúng qui
định về loại vật liệu, tiết diện dây dẫn dùng trên mặt đất và dưới đất:

Loại vật liệu
Thép mạ tròn
Thép dẹt mạ kẽm
Cáp thép
Thanh đồng tròn
Thanh đồng dẹt
Dây đồng xoắn
Thanh nhôm tròn

Dây dẫn dòng điện
sét dùng trên mặt đất
Φ 8 mm
2

20x2,5 mm
Không được dùng
Φ 8 mm
2

20x2,5 mm
Không được dùng
Không được dùng

Dây dẫn dòng điện
sét dùng dưới đất
Φ 10 mm
2

30x3,5 mm
Không được dùng
Φ 8 mm
2

20x2,5 mm
Không được dùng
Không được dùng

3 Đặc điểm về kết cấu côt thu lôi:
Trong nhưng điều kiện cho phép, như trên đã nói, nếu tận dụng được các độ
cao của các công trình trong trạm như các xà để làm giá đỡ cho cột thu lôi. Ví dụ
đối với các trạm biến áp 110 kV trở lên thì cột thu lôi thường đặt trên các xà và để
nối cột thu lôi với hệ thống nối đất thì dùng ngay xà ấy nếu là xà sắt hay dùng cốt
sắt ở bên trong nếu là cột bê tông cốt sắt.

Đối với cột thu lôi độc lập nếu:
+ Độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m thì dùng các ống kim loại ghép
lại.
+ Độ cao h lớn hơn 20 m thì dùng loại kết cấu kim loại kiểu mạng để làm
giá đỡ bộ phận thu sét.
Nhưng kinh tế nhất là dùng cột thu lôi có giá đỡ bằng gỗ nếu như độ cao h
của cột thu lôi không quá 20 m và giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép đối với cột thu
lôi cao quá 20 m, khi đó nên tận dụng cốt thép của cột làm dây dẫn dòng điện sét


từ phần thu sét đến hệ thống nối đất. Trong trường hợp dùng giá đỡ bằng gỗ phải
dùng dây dẫn riêng đặt dọc theo giá đỡ.
Cột thu lôi được thiết kế để làm việc ở trạng thái tự do không được làm việc
ở trạng thái căng.
Khi chọn tiết diện các phần tử của cột thu lôi dựa trên sự phát nóng của
chúng và trong trong tính toán có thể bỏ qua sự tản nhiệt ra môi trường xung
quanh.
Kích thước tiêu chuẩn của một số loại kim thu sét:
+

Kim bằng thép tròn:
Chiều cao có ích ha (mm)
200 ~ 1000
1000 ~ 2000
2000 ~ 3000

+

Đường kính nhỏ nhất (mm)
12

16
19

Kim bằng thép ống:
Chiều cao có ích ha (mm)
2000 ~ 3000
3000 ~ 4000
4000 ~ 5000

Đường kính nhỏ nhất (mm)
16
22
25

4 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi:
4.1 phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập:
Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là miền được giới hạn bởi mặt
ngoài hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình.
1,6
rx =
(h − h x )
hx
1+
h
(3-1)
Để rễ dàng thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ
dạng đơn giản hóa, được tính theo công thức sau:
h
2
rx = 1,5h (1 − x )

hx < h
0,8h
3
+ Nếu
thì
(3-2)
2
h
hx > h
rx = 0,75h (1 − x )
3
h
+ Nếu
thì
(3-3)


0.2h

h
rx

2h/3

hx

0.75h
1.50h

Hình 1-1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập

Chú ý các công thức trên chỉ đúng khi cột thu lôi cao dưới 30 m. Hiệu quả
của cột thu lôi cao quá 30 m có giảm sút do độ cao định hướng của sét giữ hằng số.
Có thể dùng các công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhưng phải hiệu chỉnh kết
5,5
p=
h
quả bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh
và trên hình vẽ dùng các hoành
độ 0,75hp và 1,5hp.
4.2 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi:
Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi thì lớn hơn nhiều so với phạm
vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột đơn cộng lại. Nhưng để hai cột thu lôi có thể phối
hợp được thì khoảng cách a giữa chúng phải thỏa mãn điều kiện a < 7h.
+ Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có cùng độ cao:
Khi hai cột thu lôi có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách a (a < 7h) thì
độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0 được tính như sau:
a
a
h0 = h −
h0 = h −
7
7
=>


hx
1.5h

Rx

ho=h-a/7

a

1.5ho

Rx

Hình 1-2 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi cùng độ cao
Các phần bên ngoài giống như các trường hợp một cột còn phần bên trong
được giới hạn bởi vòng tròn đi qua 3 điểm hai đỉnh cột và điểm ở giữa có độ cao
h0, mặt cắt thẳng đứng theo mặt phẳng vuông góc đặt giữa hai cột của phạm vi bảo
vệ được vẽ giống như một cột có độ cao h 0, từ hai mặt cắt này có thể vẽ được phạm
vi bảo vệ của các mức cao khác nhau.
Khi độ cao vượt qúa 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ
a
h0 = h −
7p
cao h0 cũng được tính theo
.
+

Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi không cùng độ cao:

Cách vẽ phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có chiều cao khác nhau được trình
bày như hình vẽ. Trước tiên ta vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao sau đó qua đỉnh cột
thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3
điểm này được xem là đỉnh cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp hình thành
đôi cột có độ cao bằng nhau với khoảng cách a’.

h1
h2
Rx

hx
a

Rx

Hình 1-3 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi không cùng độ cao
Cột thấp hơn có độ cao h2 và cột cao hơn có độ cao h1.
2
h1
3
- Khi h2 >
thì:
h
− 0,75h1 (1 − 2 )
h1
a' = a
2
h1
3
- Khi h2 <
thì:
h2
− 1,5h1 (1 −
)
0,8 ⋅ h1

a' = a
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0 được tính như sau:


h0 = h2 −

a'
7

h0 = h2 −
=>

a'
7

Khi độ cao vượt qúa 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ
a'
h0 = h2 −
7p
cao h0 cũng được tính theo
.
+

Phạm vi bảo vệ của nhóm cột thu lôi:

Khi công trình cần được bảo vệ chiếm khu vực rộng lớn, nếu chỉ dùng một
vài cột thu lôi thì phải rất cao gây nhiều khó khăn cho thi công, lắp ráp. Trong các
trường hợp này sẽ dùng nhiều cột phối hợp bảo vệ. Phần ngoài của phạm vi bảo vệ
a ≤ 7h
được xác định như của từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách

, không cần vẽ
phạm vi bảo vệ bên trong đa giác hình thành bởi các cột thu lôi mà chỉ kiểm tra
điều kiện an toàn. Vật có độ cao h x nằm trong đa giác sẽ được bảo vệ nếu thỏa mãn
điều kiện:
D ≤ 8(h − h x ) = 8h a
Trong đó:
D: là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột
thu lôi.
ha: là độ cao hiệu dụng của cột thu lôi, là phần cột vượt cao hơn so với
mức cao hx.
Nếu độ cao vượt qua 30 m cần hiệu chỉnh theo:
D ≤ 8(h − h x ) p = 8h a p

II.Thực hành
Trình tự hành:
-

Xem xét toàn bộ các cột thu lôi ở những vị trí đã chọn.

-

Tính độ cao tác dụng ha của các cột xác định đường kính D vòng tròn
ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột (hoặc ngoại tiếp tứ giác).

Để cho toàn bộ diện tính giới hạn bởi tam giác (hoặc tứ giác ấy) được bảo vệ
D ≤ 8h a
thì
.
Lấy chung một độ cao tác dụng lớn nhất cho toàn trạm.

-

Tính độ cao h của cột thu lôi:
h = ha + hx ,
Trong đó :
hx độ cao của vật được bảo vệ.

-

Kiểm tra lại khả năng bảo vệ đối với các vật nằm ngoài phạm vi bảo vệ :
+

Nếu

Tính bán kính bảo vệ của một cột thu lôi:
2
hx < h
3
hx >

Nếu
+

2
h
3

rx = 1,5h (1 −
thì

hx
)
0,8h

rx = 0,75h (1 −
thì

hx
)
h

Tính bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi:

Tính độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0:
h0 = h −

a
7

a là khoảng cách giữa 2 cột thu lôi

Tính rx như trên theo độ cao h0.
-

Vẽ các khu vực bảo vệ theo kích thước đã tính.

-

Kiểm tra lại nếu có vật được bảo vệ nào nằm ngoài khu vực bảo vệ thì

cần phải tăng độ cao cột thu lôi hoặc bố trí thêm cột và tính toán theo
trình tự trên.

1.Các phương án bối trí hệ thống thu sét:
Số liệu dùng để tính toán:
Toàn trạm có diện tích là: 134 x 85,6m
Trạm phân phối 220 kV có diện tích là: 29 x 61,6
Độ cao các thanh xà là 17 m và 11m.
Trạm phân phối 110 kV có diện tích là: 39,248 x 72 m.
Độ cao các thanh xà là 11m và 8 m.
1.1 Phương án 1 bố trí cột như hình vẽ


17 m

8m

11 m

11 m

1

11 m

2

11 m

3

4

17 m

5
7

17 m

6

17 m

16 m

8

11 m

11 m

11 m

11 m

17 m

17 m

10

17 m

11

17 m

17 m

9

11 m

13 17 m

5.5 m

11 m

17 m

12

AT1

AT2

21 m

Nhà phân ph?i 10 kV

11 m

14

17 m

15

8m

11 m
8m

8m
14.5 m

11 m
16

8m

17 m
8m

17

18

15 m

Phía 220 kV bố trí 8 (cột 1 đến cột 8) cột đặt trên xà bên trong trạm.
Phía 110 kV bố trí 6 (cột 9 đến cột 14) cột đặt trên xà bên trong trạm.
Xác định độ cao hiệu dụng của các cột thu sét:
Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột chống sét trên mặt bằng bản vẽ
coi những nhóm cột đó như những đa giác hình học, từ đó xác định được bán kính
đường tròn ngoại tiếp đa giác đó.
Bên phía 220 kV ta có:

8m
10 m


- Xét các nhóm cột (1, 4, 6), (3, 5, 8), (2, 4, 7) và (2, 5, 7) có cùng kích
thước ta có:
Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:
a = 39m; b =28,9m; c = 21,15m
Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 39 + 28,9 + 21,15
=
= 44,53
2
2

(m)

Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)
39.28,9.21,15
2 44,53(44,53 − 39)( 44,53 − 28,9)( 44,53 − 21,15)

=

=39,76 (m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
ha =

-

D 39,76
=
= 4,97
8
8

(m)

Xét các nhóm cột (1, 2, 4) và (2, 3, 5) có cùng kích thước ta có:

Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:
a = 30,8m; b = c =28,9m

Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 30,8 + 28,9 + 28,9
=
= 44,3
2
2

(m)

Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)


30,8.28,9.28,9
2 44,3( 44,3 − 30,8)( 44,53 − 28,9)( 44,3 − 28,9)

=

=34,15

(m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:

ha =

-

D 34,15
=
= 4,27
8
8

(m)

Xét các nhóm cột (4, 6, 7) và (5, 7, 8) có cùng kích thước ta có:

Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:
a = 30,8m; b = c =21,15m
Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 30,8 + 21,15 + 21,15
=
= 36,55
2
2

(m)

Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)

30,8.21,15.21,15
2 36,55(36,55 − 30,8)(36,55 − 21,15)(36,55 − 21,15)

=

=30,86

(m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
ha =

D 30,86
=
= 3,86
8
8

(m)

Bên phía 110 kV ta có:
ta có:

Xét các nhóm cột (9, 10, 12, 13) và (10, 11, 13, 14) có cùng kích thước

Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có đường chéo bằng đường
kính của đường tròn ngoại tiếp đa giác :
D=

= 53,28 (m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 4 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
Ở giữa 110 kV và 220kV ta có:
-

Xét nhóm cột (7, 8, 10) ta có:

Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:
a = 30,8m; b =42,47m ; c =51,11m
Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 30,8 + 42,47 + 51,11
=
= 62,19
2
2

(m)

Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)

30,8.42,47.51,11
2 62,19(62,19 − 30,8)(62,19 − 42,47)( 62,19 − 51,11)

=

=51,18

(m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
ha =

-

D 51,18
=
= 6,398
8
8

(m)

Xét nhóm cột (6, 7, 9) ta có:

Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:

a = 30,8m; b = 42,62m ; c =54,19m
Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 30,8 + 42,62 + 54,19
=
= 63,81
2
2

(m)


Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)

30,8.42,62.54,19
2 63,81(63,81 − 30,8)( 63,81 − 42,62)( 63,81 − 54,19)

=

=54,31(m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
ha =

-

D 54,31
=
= 6,788
8
8

(m)

Xét nhóm cột (8, 10, 11) ta có:

Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:
a = 43,12m; b = 35,84m ; c =51,11m
Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 43,12 + 35,84 + 51,11
=
= 65,04
2
2

(m)

Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)

43,12.35,84 .51,11
2 65,04(65,04 − 30,8)(65,04 − 35,84 )(65,04 − 51,11)

=

=51,88(m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
ha =

-

D 51,88
=
= 6,485
8
8

(m)

Xét nhóm cột (6, 7, 9) ta có:

Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là:


a = 36,07m; b = 42,47m ; c =54,19m

Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là:
p=

a + b + c 36,07 + 42,47 + 54,19
=
= 66,37
2
2

(m)

Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 P( P − a )(P − b)(P − c)

36,07.42,47.54,19
2 66,37(66,37 − 36,07)(66,37 − 42,47)(66,37 − 54,19)

=

=54,27(m)

Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn
toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn:
ha =

D 54,27

=
= 6,784
8
8

(m)

Ta có bảng tổng kết như sau:
Nhóm cột

a

b

c

p

D

ha

Nhóm đa
giác

Vùng
bảo vệ

(1, 4, 6), (3, 5, 8), (2, 4, 7) và
(2, 5, 7)

(1, 2, 4) và (2, 3, 5)

39

28,9

21,15

44,53

39,76

4,97

Tam giác

220kV

30,8

28,9

28,9

44,3

34,15

4,269

Tam giác

220kV

(4, 6, 7) và (5, 7, 8)

30,8

21,15

21,15

36,55

30,86

3,857

Tam giác

220kV

(7, 8, 10)

30,8

42,47

51,11

62,19

51,18

6,398

Tam giác

Ở giữa

(6, 7, 9)

30,8
43,1
2
36,0
7

42,62

54,19

63,81

54,31

6,788

Tam giác

Ở giữa

35,84

51,11

65,04

51,88

6,485

Tam giác

Ở giữa

42,47

54,19

66,37

54,27

6,784

Tam giác

Ở giữa

59,998

6,66

Hình chữ

110kV

(8, 10, 11)
(6, 7, 9)
(9, 10, 12, 13) và (10, 11, 13, 14)


nhật

Qua tính toán cụ thể độ cao tác dụng cho từng nhóm cột ta nhận thấy:
Đối với phía 220 kV thì hamax = 4,97 m vì vậy ta chọn ha=5 m.
Đối với phía 110 kV và ở giữa thì ta chọn ha = 7 m.
Phía 220 kV cần bảo vệ cho độ cao lớn nhất là h x = 17 m cho nên độ cao của
cột thu sét phía 220 kV là:
h = ha+hx = 17 + 5 = 22 (m)
Phía 110 kV và ở giữa cần bảo vệ cho độ cao lớn nhất là h x = 11 m cho nên
độ cao của cột thu sét là:
h = ha+hx = 11 + 7 = 18 (m)
Tính bán kính bảo vệ của 1 cột thu lôi:
Bên phía 220 kV bảo vệ bằng cột thu lôi cao 22 m và các độ cao cần bảo vệ
là 17 m và 11 m
Ta có:
-

2
2
h = 22 = 14,67m
3
3

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 17 m > 14,67 m là:
rx = 0,75h(1 −

-

(m)

hx
17
) = 0,75.22(1 − ) = 3,75
h
22

(m)

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 11 m < 14,67 m là:
rx = 1,5h(1 −

hx
11
) = 1,5 ⋅ 22(1 −
) = 12,375
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 22

(m)

Bên phía 110 kV bảo vệ bằng cột thu lôi cao 19 m và các độ cao cần bảo vệ
là 11 m và 8 m
Ta có:
-

2
2
h = 18 = 12
3
3

(m)

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 11 m < 12 m là:


rx = 1,5h(1 −

-

hx
11
) = 1,5 ⋅18(1 −
) = 6,375
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 18

(m)

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 8 m < 12 m là:
rx = 1,5h(1 −

hx
8
) = 1,5 ⋅ 18(1 −
) = 12
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 18

(m)

Tính bán kính bảo vệ ở khu vực giữa 2 cột xung quanh trạm:
Bên phía 220 kV
-

Xét cặp cột (1, 2) và (3, 4) ta có:
h1= h2 = 22 m, a = 30,8 m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
h0 = h −

a
30,8
= 22 −
= 17,6
7
7

(m)

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+

Độ cao 17 m:
hx = 17 m >

2
2
h0 = 17,6 = 11,7
3
3

r0 x = 0,75h0 (1 −

Nên
+

hx
17
) = 0,75 ⋅ 17,6(1 −
) = 0,45
h0
17,6

(m)

Độ cao 11 m:

hx = 11 m <
r0 x = 1,5h0 (1 −

Nên
-

m

2
2
h0 = 17,6 = 11,7
3
3

m

hx
11
) = 1,5 ⋅ 17,6(1 −
) = 5,775
0,8h0
0,8.17,6

(m)

Xét cặp cột (1, 4) và (3, 5) ta có:
h1= h2 = 22 m, a = 28,9 m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

h0 = h −

a
28,9
= 22 −
= 17,87
7
7

(m)

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+

Độ cao 17 m:
hx = 17 m >

2
2
h0 = 17,87 = 11,91
3
3

r0 x = 0,75h0 (1 −

Nên
+

hx

17
) = 0,75 ⋅ 17,87 (1 −
) = 0,65
h0
17,87

(m)

Độ cao 11 m:
hx = 11 m <
r0 x = 1,5h0 (1 −

Nên
-

m

2
2
h0 = 17,87 = 11,91
3
3

m

hx
11
) = 1,5 ⋅ 17,87 (1 −
) = 6,18
0,8h0

0,8.17,87

(m)

Xét cặp cột (6, 4) và (8, 5) ta có:
h1= h2 = 22 m, a = 21,15 m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
h0 = h −

a
21,15
= 22 −
= 18,98
7
7

(m)

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+

Độ cao 17 m:
hx = 17 m >

2
2
h0 = 18,98 = 12,65
3
3

r0 x = 0,75h0 (1 −

Nên
+

Độ cao 11 m:

m

hx
17
) = 0,75 ⋅18,98(1 −
) = 1,49
h0
18,98

(m)


hx = 11 m <
r0 x = 1,5h0 (1 −

Nên

2
2
h0 = 18,98 = 12,65
3
3

m

hx
11
) = 1,5 ⋅ 18,98(1 −
) = 7,85
0,8h0
0,8.18,98

(m)

Bên phía 110 kV và ở giữa
-

Xét cặp cột (9, 6) ta có:
h1= 22 m

h2 = 18 m

a = 42,62 m

Hai cột này có chiều cao khác nhau và h2 >

− 0,75h1 (1 −
a' = a

h2
)
h1

2
3

h1 nên ta có :

42,62 − 0,75 ⋅ 22(1 −

=

18
) = 39,62
22

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
h0 = h −

a'
39,62
= 18 −
= 12,34
7
7

(m)

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+

Độ cao 11 m:

hx = 11 m >

2
2
h0 = 12,34 = 8,22
3
3

r0 x = 0,75h0 (1 −

Nên
+

hx
11
) = 0,75 ⋅ 12,34(1 −
) = 1,005
h0
12,34

Độ cao 8 m:
hx =8 m <

m

2
2
h0 = 12,34 = 8,22
3
3

m

(m)

(m)


rx = 1,5h(1 −

Nên
-

hx
8
) = 1,5 ⋅ 12,34(1 −
) = 3,51
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 12,34

(m)

Xét cặp cột (8, 11) ta có:
h1= 22 m

h2 = 18 m

a = 43,12 m

Hai cột này có chiều cao khác nhau và h2 >

− 0,75h1 (1 −
a' = a

h2
)
h1

2
3

h1 nên ta có :

43,12 − 0,75 ⋅ 22(1 −

=

18
) = 40,12
22

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
h0 = h −

a'
40,12
= 19 −
= 13,27
7
7

(m)

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+

Độ cao 11 m:
hx = 11 m >

2
2
h0 = 13,27 = 8,85
3
3

r0 x = 0,75h0 (1 −

Nên
+

rx = 1,5h(1 −

-

hx
11
) = 0,75 ⋅ 13,27(1 −
) = 1,7
h0
13,27

(m)

Độ cao 8 m:
hx =8 m <

Nên

m

2
2
h0 = 13,27 = 8,85
3
3

m

hx
8
) = 1,5 ⋅13,27(1 −
) = 4,91
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 13,27

(m)

Xét cặp cột (9, 12) và (11, 14) ta có:

h1= h2 = 18 m, a =39,248 m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

(m)


h0 = h −

a
39,248
= 18 −
= 12,39
7
7

(m)
Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+ Độ cao 11 m:
hx = 11 m >

2
2
h0 = 12,39 = 8,26
3
3

m

h
11
rx = 1,5h(1 − x ) = 1,5 ⋅12,39(1 −

) = 1,04
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 12,39

Nên
+ Độ cao 8 m:
hx = 8 m >
rx = 1,5h(1 −

Nên
-

2
2
h0 = 12,39 = 8,26
3
3

(m)

m

hx
8
) = 1,5 ⋅ 12,39(1 −
) = 3,59
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 12,39

(m)

Xét cặp cột (12, 13) và (13, 14) ta có:

h1= h2 = 18 m, a =36 m
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
h0 = h −

a
36
= 18 −
= 12,86
7
7

(m)
Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:
+ Độ cao 11 m:
hx = 11 m >
rx = 1,5h(1 −

2
2
h0 = 12,86 = 8,57
3
3

m

hx
11

) = 1,5 ⋅ 12,86 (1 −
) = 1,4
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 12,86

Nên
+ Độ cao 8 m:
hx = 8 m <
Nên

2
2
h0 = 12,86 = 8,57
3
3

(m)

m

h
8
rx = 1,5h(1 − x ) = 1,5 ⋅ 12,86 (1 −
) = 4,29
0,8 ⋅ h
0,8 ⋅ 12,86

(m)

Cuối cùng ta có bảng kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của từng cặp cột thu

sét :


Cặp cột
(1, 2) và (3, 4)
(1, 4) và (3, 5)
(6, 4) và (8, 5)
(9, 6)
(8, 11)

h1
22
22
22
22
22

h2
22
22
22
18
18

(9, 12) và (11, 14)

18

18

(12, 13) và (13, 14)

18

18

a
30,8
28,9
21,15
42,62
43,12
39,24
8
36

h0
17,6
17,87
18,98
12,34
13,27

r017
0,45
0,65
1,49

ro11
5,775

6,18
7,85
1,005
1,7

ro8

3,51
4,91

12,39

1,04

3,59

12,86

1,4

4,29

Vậy phương án I đặt 14 cột chống sét trong đó có 8 cột cao 22m (5 cột đặt
trên xà cao 17m và 3 cột đặt trên xà cao 11m) và 6 cột cao 18m (3 đặt trên xà cao
11m và 3 cột đặt trên xà cao 8m).
Tổng chiều dài:
L1 = 5(22 - 17) + 3(22 - 11) + 3(18 - 11) + 3(18 – 8) = 109m

Ta có phạm vi bảo vệ của phương án 1 như sau:

x = 16,1 m
8m

11 m

17 m

1

rox = 8,8 m

rox = 8,8 m

rox =5,2 m

rx = 5,6 m

rox =0,15 m

11 m

3
rox =1,95 m 11 m

2

11 m

4

rox =1,95 m

17 m

rox =3,75 m
7

17 m

rox =12,4 m

5
17 m

6

16 m

8

11 m

11 m

11 m

11 m

rox =5,5 m

rox =0,3 m

17 m

17 m

10

17 m

11

17 m

17 m

12
11 m

13 17 m

5.5 m

11 m

17 m

AT1

AT2

21 m

Nhà phân ph?i 10 kV

11 m

9

14

17 m

15

8m

11 m

20

8m

rox =6 m

8m
14.5 m

11 m

16

8m

19

rox =3,2 m
17

18

rox =7,9 m

17 m
8m

8m
10 m

15 m

-

___ Phạm vi bảo vệ của cột chống sét ở độ cao 17 m.

-

---- Phạm vi bảo vệ của cột chống sét ở độ cao 11 m.

-

rox =11,7 m

Phạm vi bảo vệ của cột chống sét ở độ cao 8 m.

rx = 11,6 m

rx = 17,25 m