do an thiet ke chong set cho tram bien ap 220110

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Để đảm bảo tăng trưởng hàng năm của nền kinh tế nhu cầu năng lượng cho sự
phát triển sản xuất, đặc biệt là điện năng cần có sự tăng trưởng vượt trước cả về công suất
và chất lượng, Vì vậy việc xây dựng các nhà máy điện, hệ thống truyền tải và phân phối
điện năng là một nhiệm vụ quan trọng,

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Hệ thống điện là một hệ thống dàn trải trên một diện tích lớn, các thiết bị đa phần
đặt ngoài trời nên việc bảo vệ nó tránh khỏi các sự cố do sét là một nhiệm vụ quan trọng,
đặc biệt với nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm nên số ngày dông sét trong năm lớn,
Để nâng cao chất lượng điện năng cho hệ thống điện thì việc bảo vệ chống sét cho
trạm biến áp và đường dây tải điện là một việc hết sức cần thiết, Nếu thực hiện tốt việc
này nó có thể giảm thiểu số lần cắt điện do sét đánh làm cho hệ thống điện vận hành an
toàn và tin cậy hơn,
Là một sinh viên ngành Hệ Thống Điện - Viện Điện – Trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội, để hoàn thành chương trình đào tạo tại trường em được giao nhiệm vụ thiết kế
tốt nghiệp về kỹ thuật điện cao áp, tên đề tài: ” Tính toán bảo vệ chống sét và nối đất
cho trạm biến áp 110/220kV, Tính toán chỉ tiêu chống sét đường dây 110kV và sóng
truyền vào trạm từ phía 110kV”,
Do trình độ, kiến thức hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những sai sót,
Em kính mong sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn
thiện hơn,

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hệ Thống Điện, đặc biệt là
thầy Phạm Hồng Thịnh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này,

Hà Nội, tháng 9 năm 2012
Sinh viên
Đào Mạnh Đắc

CHƯƠNG 1: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM
BIẾN ÁP 220/110KV
1.1.

Mở đầu

Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện
năng, Các máy biến áp là thiết bị hết sức quan trọng và có các đặc điểm kỹ thuật riêng
nên cần có các biện pháp bảo vệ riêng,
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Đối với trạm biến áp thì các thiết bị thường được đặt ngoài trời, nên khi bị sét đánh
trực tiếp có thể sẽ gây ra những hậu quả nặng nề (hỏng lớp cách điện bên trong…) nếu
không được bảo vệ, Sự cố mất điện ở trạm còn ảnh hưởng đến các ngành công nghiệp và
nền kinh tế, Do vậy trạm biến áp có yêu cầu bảo vệ cao,
Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta dùng cột thu lôi và
dây chống sét, Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để định hướng cho các
phóng điện sét tập trung vào đó tránh sét đánh vào các thiết bị bên dưới tạo ra khu vực
an toàn cho các thiết bị này,

Hệ thống thu sét phải có các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ
thống nối đất, Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộ
phận thu sét phải đủ nhỏ để tản dòng sét một cách nhanh nhất, bảo đảm sao cho khi có
dòng sét đi qua thì điện áp trên các bộ phận thu sét không đủ lớn để gây phóng điện
ngược đến các thiết bị gần đó, Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực
tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và bảo đảm mỹ
quan tổng thể của trạm,

1,2, Các yêu cầu đối với hệ thống chống sét đánh thẳng
Yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đánh trực tiếp của trạm biến áp là tất cả các thiết
bị cần bảo vệ phải nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ, Đối với
trạm biến áp 220kV ta dùng cột thu lôi, còn đối với đường dây 220kV ta dùng dây chống
sét,
Đối với trạm biến áp 220kV có mức cách điện cao, do dó có thể đặt các thiết bị thu
sét trên các kết cấu của trạm, Các kết cấu đó phải gắn vào hệ thống nối đất của trạm theo
đường ngắn nhất sao cho dòng điện sét khuyếch tán vào hệ thống nối đất theo 3 đến 4
thanh cái nối đất với hệ thống, mặt khác phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số của
điện trở nối đất,
Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời là cuộn dây máy biến áp, vì vậy khi
dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa điểm nối vào cột thu
lôi và điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp phải lớn hơn 15m,
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi có
dòng sét chạy qua,
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Đối với các dây chống sét ta treo dọc theo chiều dài của đường dây bảo vệ và đặt cao

hơn các đường dây được bảo vệ,

1,3, Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét
1,3,1, Phạm vi bảo vệ của cột thu sét
Độ cao cột thu lôi:

h = hx + ha

(1,1)

Trong đó : hx: Độ cao vật được bảo vệ
ha: Độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng nhóm cột
(ha ≥ D/8 m, D là đường tròn ngoại tiếp đa giác đỉnh là các chân cột)
-Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi độc lập là:
rx =

1,6
(h − hx )
hx
1+
h

(1,2)

- Nếu hx ≤ 2/3h thì:

rx = 1,5h.(1 −

hx
)

0,8h

(1,3)

- Nếu hx > 2/3h thì:
hx
)
h
(1,4)
- Phạm vi bảo vệ của nhiều cột lớn hơn từng cột cộng lại, Nhưng để phối hơp bảo
rx = 0,75h.(1 −

vệ giữa các cột thì khoảng cách giữa hai cột phải thoả mãn a ≤ 7h, Khi có 2 cột thu lôi đặt
gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa 2 cột là h 0 được xác định theo công
thức:

a
(1.5)
7
-Coi h0 là cột thu sét giả tưởng tính phạm vi bảo vệ cho độ cao h x tương tự như các
ho = h −

công thức (1,3) và (1,4)
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

4


rx

rx

hx

R

a

rox

0,75h

h0

2

1

h

0,2h0

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1,5h

Hình 1,1, Trường hợp 2 cột thu lôi có chiều cao bằng nhau
-Trường hợp hai cột thu lôi có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo vệ

2

0,8h1

ho

h2

3

0,75h2

a'

1,5h2

x
a

h1

1

0,2h2
0,8h2

0,2h1

như sau:
-Khi cột thu lôi A và B có độ cao h1 và h2 như hình vẽ dưới đây:

0,75h1
1,5h1

Hình1,2, Trường hợp 2 cột thu lôi có chiều cao khác nhau
-Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h 2, khi đó các khoảng cách
AB=a, BC=a’, Khi đó xác định được khoảng cách x và a’ như sau:
x=

1,6
.( h − h2 )
h2 1
1+
h1

a' = a − x = a −

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

1,6
.( h − h2 )
h2 1
1+
h1

(1,6)

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1,3,2, Phạm vi bảo vệ của dây thu sét
Phạm vi bảo vệ của dây chống sét được thể hiện như hình vẽ:
Dây chống sét

0,2h

h
hx
0,6h

1,2h

hx

Hình 1,3, Phạm vi bảo vệ của dây chống sét
Chiều rộng của phạm vi bảo vệ được tính theo công thức sau:
+ Khi hx> 2/3h thì
bx = 0,6h(1 −

hx
)
h

(1,7)

+ Khi hx ≤ h thì

bx = 1,2h(1 −

hx

)
0,8h

(1,8)

Phạm vi bảo vệ dọc theo chiều dài đường dây như hình vẽ:

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

α1

A

α2

C

B

Hình 1,4, Góc bảo vệ của một dây chống sét
0

Có thể tính toán được góc giới hạn α là 30 nhưng thực tế thường lấy khoảng
0

α=20 ÷ 25

0

1,4, Mô tả đối tượng bảo vệ
-Trạm biến áp 220kV/110kV Tràng Bạch, gồm hai máy biến áp AT1 và AT2
-Chiều rộng trạm 139,5m
-Chiều dài trạm 266m
-Các xà phía 110kV cao 8m và 11m, các xà phía 220kV cao 11m và 17m,
-Sơ đồ mặt bằng trạm như hình vẽ :

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

8000

204000

8000

17000

5000

11m

17m

17m

17m

3000

2000

AT1

17m

89000

AT2

8m

11m

8000

8000 5000

16500

17000

17000

11m

82500

16000

17m

14000

11m

Nhµ
®iÒu khiÓn

3000 8000

8m

8000

140000

24000

Hình1,5, Mặt bằng trạm 220/110kV Tràng Bạch

1,5, Tính toán, lựa chọn các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho

trạm biến áp
1.5.1. Phương án 1

1,5,1,1, Bố trí các cột thu lôi

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

27

26

24

25

13

AT1

11

12

10

9

23

15

14

31

30

29

28

21

22

16

32

17

33

20

18

19

AT2

8

7

Nhµ
®iÒu khiÓn

1

2

3

4

5

6

Hình 1,6, Sơ đồ bố trí các cột thu lôi của phương án 1
+ Phía 110kV bố trí 12 cột: các cột 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 bố trí trên xà cao 8m; các cột 6,
8,9,10,11 và 12 bố trí trên các xà cao 11m,
+ Phía 220kV bố trí 21 cột: trong đó cột 15 được đặt trên các xà cao 17m; các cột
12,13,14,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32 và 33 đặt trên các cột cao

11m
1,5,1,2, Tính toán cho phương án 1
a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét
Để tính được độ cao tác dụng của các cột thu sét ta phải xác định được đường kính
đường tròn ngoại tiếp đa giác đi qua các chân cột D, Độ cao tác dụng thoả mãn điều kiện:
D
ha ≥
8
+) Phía 110kV

Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật: (1; 2; 11; 12) là:
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
D = 30 2 + 20 2 = 36,1(m)
Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật: (2; 3; 10; 11), (3; 4; 9; 10), (4; 5;

8; 9) và (5; 6; 7; 8) là:
D = 30 2 + 30 2 = 42,4(m)
Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:
D 42,4
ha = =
= 5,30(m)
8
8
+) Phía 220kV
Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật (25;26; 27; 28) và (24; 25; 28; 29)

(23; 24; 29; 30) (22; 23; 30; 31) (21; 22; 31; 32) (20; 21; 32; 33) là:
D = 34 2 + 33 2 = 47,4( m)

Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật (13; 14; 25; 26) (14; 15; 24; 25)
(15; 16; 23; 24) (16; 17; 22; 23) (17; 18; 21; 22) (18; 19; 20; 21) là:
D = 34 2 + 34 2 = 48, 08(m)

Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20 là:
D 48,1
ha = =
= 6, 01(m)
8
8
+)Giữa 110 và 220kV
Xét đường kính đường tròn ngoại tiếp các tam giác (7; 8; 16), (8; 15; 16), (8; 9 15),
(9; 14; 15), (9; 10; 14), (10; 11; 14), (11; 13; 14), (11; 12; 13) ta thấy:
Với p là nửa chu vi; a, b, c là các cạnh; S, R và D lần lượt là diện tích, bán kính và
đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác,
Áp dụng công thức hê rông tính S, ta có:
S=
Suy ra:

D=

p ( p − a )( p − b)( p − c)

S=

abc
4R

abc
( m)
2S

p=

a + b + c 35, 4 + 54,3 + 34
=
= 61,9(m)
2
2

Tam giác (7; 16; 17) có:
S = 61,9(61, 9 − 35, 4)(61,9 − 54,3)(61,9 − 34) = 589,8 m 2
D=

abc 35, 4.54,3.34
=
= 55, 4(m)
2S
2.589,8

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

p=

a + b + c 43, 2 + 34 + 35, 4
=
= 56,3(m)
2
2

Tam giác (7; 15; 16) có:
S = 56,3(56, 3 − 43, 2)(56,3 − 34)(56,3 − 35, 4) = 586,3m 2
abc 43, 2.34.35, 4
D=
=
= 44,3(m)
2S
2.586,3
a + b + c 34, 7 + 30 + 43, 2
p=
=
= 54,0(m)
2
2
7;
8;
15)
có:
Tam giác (
S = 54, 0(54, 0 − 34, 7)(54, 0 − 30)(54, 0 − 43, 2) = 519, 07 m 2
abc 30.34, 7.43, 2
D=

=
= 43,3(m)
2S
2.519, 07
a + b + c 45, 7 + 34 + 34, 7
p=
=
= 57, 2(m)
2
2
Tam giác (8; 14; 15) có:
S = 57, 2(57, 2 − 45, 7)(57, 2 − 34)(57, 2 − 34, 7) = 586, 0 m 2
abc 45, 7.34.34,7
D=
=
= 46, 0(m)
2S
2.586, 0
a + b + c 34,5 + 30 + 45,7
p=
=
= 55,1(m)
2
2
Tam giác (8; 9; 14) có:
S = 55,1(55,1 − 30)(55,1 − 34,5)(55,1 − 45, 7) = 517,5m 2
abc 30.34,5.45, 7
D=
=
= 45, 7(m)

2S
2.517,5
a + b + c 45, 7 + 30 + 34,5
p=
=
= 55,1(m)
2
2
9;
10;
14)
có:
Tam giác (
S = 55,1(55,1 − 30)(55,1 − 34,5)(55,1 − 45, 7) = 517,5m 2
abc 30.34,5.45, 7
D=
=
= 45, 7(m)
2S
2.517,5
a + b + c 34, 7 + 34 + 45, 7
p=
=
= 57, 2( m)
2
2
0;
13;
14)
có:

Tam giác (1
S = 57, 2(57, 2 − 45, 7)(57, 2 − 34)(57, 2 − 34, 7) = 586, 0 m 2
abc 45, 7.34.34,7
D=
=
= 46, 0(m)
2S
2.586, 0
a + b + c 30 + 43, 2 + 34, 7
p=
=
= 54, 0(m)
2
2
Tam giác (11; 12; 13) có:
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
S = 54, 0(54, 0 − 30)(54, 0 − 43, 2)(54, 0 − 34, 7) = 517,1m 2
D=

abc 30.43, 2.34, 7
=
= 43,5(m)
2S
2.517,1

Áp dụng công thức, ta có bảng độ cao tác dụng tối thiểu của các nhóm cột như sau:
Bảng 1,1, Bảng độ các tác dụng tối thiểu của các nhóm cột
Nhóm cột
ha

7; 16; 17
6,9

7; 15; 16
5,5

7; 8; 15
5,4

8; 14; 15
5,8

8; 9; 14
5,7

9; 10; 14
5,7

9; 10; 14
5,8

11; 10; 13
5,4

Như vậy ta có thể lấy độ cao tác dụng chung cho các cột là 7m

h = hx + ha = 11 + 7 = 18(m)
1,2,3,4,5,6,7,11,12 là:
Độ cao cột thu lôi
h = hx + ha = 17 + 7 = 24(m)
Độ cao cột thu lôi phía 220kV và 8,9,10 là:
b) Phạm vi bảo vệ của từng cột
+) Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV (trừ các cột 8,9,10) cao 18m
Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m
8
2
2
r 8 = 1,5.18.(1 −
) = 12, 0(m)
hx = 8 < h = .18 = 12, 00
0,8.18
3
3
nên
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
hx = 11 <

11
2
2
r11 = 1,5.18.(1 −
) = 6,38(m)
h = .18 = 12, 0
0,8.18
3
3

nên

+) Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 24m
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
11
2
2
r11 = 1,5.24.(1 −
) = 15,38(m)
hx = 11 < h = .24 = 16, 0
0,8.24
3
3
nên
Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
hx = 17 >

2
2
17
h = .24 = 16, 0
r17 = 0, 75.24.(1 − ) = 5, 25(m)
3
3
24
nên

c) Phạm vi bảo vệ vủa các cặp cột biên,
* Bán kính bảo vệ của 2 cột có độ cao bằng nhau:
Xét cặp cột (1; 2) có cùng độ cao h = 18m cách nhau một khoảng a = 20m:

Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
20
= 18 −
= 15,1(m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m
hx = 8 <

8
2
2
r08 = 1, 5.15,1(1 −
) = 7, 65(m)
h0 = .15,1 = 10, 0
0,8.15,1
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
hx = 11 >

11
2
2
r11 = 0,75.15,1(1 −
) = 3,08(m)
h = .15,1 = 10, 0
15,1
3
3
nên

Xét cặp cột (2; 3) có cùng độ cao h = 18m cách nhau một khoảng a = 30m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
30
= 18 −
= 13, 7(m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m
hx = 8 <

8
2
2
r08 = 1,5.13, 7(1 −
) = 5,55( m)
h0 = .13, 7 = 9,1
0,8.13,
7
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
hx = 11 >

11
2
2
r11 = 0,75.13, 7(1 −
) = 2, 03( m)
h = .13, 7 = 9,1
13,
7
3
3
nên

* Bán kính bảo vệ của cột cao 24m ở độ cao 18m:
hx = 18 >

2
2
19
h = .24 = 16, 0
x = 0, 75.24.(1 − ) = 4,5( m)
3
3
24
nên

Xét cặp cột (11; 13) có khoảng cách giữa 2 cột này là d = 43,2m,
a ' = a − x = 43, 2 − 4,5 = 38, 7( m)
Như vậy ta có
a'
38, 7
= 18 −
= 12,5(m)
7
7
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:
Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m:
h0' = h −

hx = 8 <

8
2 ' 2
r08 = 1,5.12,5(1 −
) = 3, 75( m)
h0 = .12, 5 = 8, 3

0,8.12,5
3
3
nên

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m:
hx = 11 >

11
2 ' 2
r11 = 0, 75.12,5(1 −
) = 1,13( m)
h0 = .12,5 = 8,3
12,5
3
3
nên

Xét cặp cột (7; 16) có khoảng cách giữa 2 cột này là d = 35,4m,
a ' = a − x = 35, 4 − 4,5 = 30,9( m)
Như vậy ta có
a'
30,9
h = h − = 18 −
= 13,6( m)
7
7
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:
Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m:
'

0

hx = 8 <

8
2 ' 2
r08 = 1,5.13, 6(1 −
) = 5, 40( m)
h0 = .13, 6 = 9,1
0,8.13,
6
3
3
nên

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m:
hx = 11 >

11
2 ' 2
r11 = 0, 75.13, 6(1 −
) = 1,95( m)
h0 = .12,5 = 8,3
13, 6
3
3
nên

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Xét cặp cột (27; 28) (28; 29) (29; 30) (27; 28) (30; 31) (32; 33) (18; 19) (17; 18)
(16; 17) có cùng độ cao h = 24m cách nhau một khoảng a = 34m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
34
= 18 −
= 19,1( m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m
hx = 11 <

11
2
2
r11 = 1,5.19,1(1 −
) = 8, 03( m)
h0 = .19,1 = 12,8
0,8.19,1
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
hx = 17 >

17
2
2
r17 = 0, 75.19,1(1 −
) = 1,58( m)
h = .19,1 = 12,8
19,1
3
3
nên

Xét cặp cột (10; 13) có cùng độ cao h = 24m cách nhau một khoảng a = 34,7m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
34, 7
= 24 −
= 19, 0(m)
7
7

Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
hx = 17 >

17
2
2
r17 = 0,75.19, 0(1 −
) = 1,50( m)
h = .19, 0 = 12, 7
19,
0
3
3
nên

Xét cặp cột (8; 16) có cùng độ cao h = 24m cách nhau một khoảng a = 51,3m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
51,3
= 24 −
= 16, 7( m)
7
7

h0 = h −

a
51,3
= 24, 5 −
= 17, 2( m)

7
7

Nâng chiều cao cột (8,16) lên 24,5m
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
hx = 17 >

17
2
2
r17 = 0, 75.17, 2(1 −
) = 0,15( m)
h = .17, 2 = 11, 4
17,
2
3
3
nên

Tính toán tương tự với các cột liền kề khác ta có bảng sau:
Bảng 1,2, Kết quả tính bán kính bảo vệ giữa các cột liền kề

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

+ Các cột phía 110kV
Cặp
cột

Độ cao cột
(m)

a
(m)

h0
(m)

2/3h0
(m)

r0x
(m)
hx=8m

hx=11m

1-2

18

20

15,1

10,0

7,65

3,08

2-3

18

30

13,7

9,1

5,55

2,03

3-4

18

30

13,7

9,1

5,55

2,03

4-5

18

30

13,7

9,1

5,55

2,03

5-6

18

30

13,7

9,1

5,55

2,03

6-7

18

30

13,7

9,1

5,55

2,03

1-12

18

30

13,7

9,1

5,55

2,03

a
(m)

h0
(m)

2/3,h0
(m)

+ Các cột phía 220kV
Cặp
cột

Độ cao cột
(m)

r0x
(m)
hx=11m

hx=17m

27-28

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

28-29

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

29-30

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

30-31

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

31-32

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

32-33

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

13-26

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

19-20

24

34

19,1

12,8

8,03

1,58

26-27

24

33

19,3

12,9

8,33

1,73

20-33

24

33

19,3

12,9

8,33

1,73

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
10-13

24

34,7

19,0

12,7

1,50

8-16

24,5

51,3

17,2

11,4

0,15

+ Các cột có độ cao khác nhau giữa phía 110kV và 220kV
Cặp

Độ cao cột
(m)

cột

a
(m)

x
(m)

a'
(m)

h'0
(m)

r0x
(m)
hx=8m

hx=11m

11-13

18-24

43,2

4,5

38,7

12,5

3,75

1,13

7-16

18-24

35,4

4,5

30,9

13,6

5,40

1,95

1,5,1,3, Phạm vi bảo vệ của phương án 1

27

26

24

25

13

23

15

14

31

30

29

28

32

21

22

16

33

20

18

17

19

AT2

AT1

12

11

10

9

AT2

AT2

8

7

7m

Nhµ
®iÒu khiÓn

11m

17m

1

2

3

4

5

6

Hình 1,7, Sơ đồ phạm vi bảo vệ của phương án 1
Nhận xét: Ta thấy tất cả các thiết bị trong trạm đều được bảo vệ,
Tổng số cột là 33 cột,
Tổng chiều dài các cột là L = 19.13 + 1.7 + 1.7, 5 + 13.2 + 13,5.1 + 7.2 + 10.7 = 385( m)
1.5.2. Phương án 2

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
1.5.2.1 , Bố trí các cột thu lôi

23

22

21

11

27

26

25

24

19

20

13

12

AT1

14

28

29

18

15

17

16

AT2

9

10

8

7

6

Nhµ
®iÒu khiÓn

1

2

3

4

5

Hình 1,8, Sơ đồ bố trí các cột thu lôi phương án 2
+ Phía 110kV bố trí 10 cột: các cột 1,2,3,4,5,7,8,9 và 10 bố trí trên xà cao 11m; cột
6 bố trí trên xà cao 8m,
+ Phía 220kV bố trí 19 cột: trong đó các cột 19,20,21,23,24,25,26,27,28,29 và 13
được đặt trên các xà cao 17m; các cột 11,12,14,15,16,17,18 và 22 đặt trên các cột cao

11m
1,5,2,2, Tính toán cho phương án 2
a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét
+) Phía 110kV
Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật: (1; 2; 9; 10), (2; 3; 8; 9 là:
D = 222 + 40 2 = 45, 7(m)
Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật: (3; 4; 7; 8), (4; 5; 6; 7) là:
D = 222 + 302 = 37, 2( m)
Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

ha =

D 45,7
=
= 5,71(m)
8
8

+) Phía 220kV
Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật (21;22; 23; 24) và (18; 19; 27; 28)
(17; 18; 28; 29) là:
D = 342 + 332 = 47, 4(m )

Đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật (11; 12; 21; 22) (14; 15; 18; 19)
(15; 16; 17; 18) là:
D = 342 + 17 2 = 38, 0(m)

Đường kính đường tròn ngoại tiếp các hình chữ nhật (12; 13; 20; 21) và (13; 14; 19;
20) là:
D = 17 2 + 512 = 53,8(m)
Xét đường kính đường tròn ngoại tiếp các tam giác (21; 24; 25), (20; 21; 25), (20;

25;26), (19; 20; 26), (19; 26; 27) ta có:
Tam giác (21; 24; 25) có:
D = 47, 4(m)

p=

a + b + c 51 + 47, 4 + 37,1
=
= 67,8(m)
2
2

Tam giác (20; 21; 25) có:
S = 67,8(67,8 − 51)(67,8 − 47, 4)(67,8 − 37,1) = 841,3m2
D=

abc 51.47, 4.37,1
=
= 53,3( m)
2S
2.841,3

p=

a + b + c 34 + 37,1 + 37,1
=
= 54,1(m)
2
2

Tam giác (20; 25; 26) có:
S = 54,1(54,1 − 34)(54,1 − 37,1)(54,1 − 37,1) = 560, 6 m 2
D=

abc 37,1.34.37,1
=
= 41, 7(m)
2S
2.560, 6

p=

a + b + c 51 + 47, 4 + 37,1
=
= 67,8(m)
2
2

Tam giác (19; 20; 26) có:
S = 67,8(67,8 − 51)(67,8 − 47, 4)(67,8 − 37,1) = 841,3m2
D=

abc 51.47, 4.37,1
=
= 53,3( m)
2S
2.841,3

Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

ha =

D 53,8
=
= 6, 73(m)
8
8

+)Giữa 110 và 220kV
Xét đường kính đường tròn ngoại tiếp các tam giác (6; 13; 14), (6; 7; 13), (7; 12;
13), (7; 8; 12), (8; 11; 12), (8; 9; 11) ta có:
a + b + c 35, 7 + 51 + 54,3
p=
=
= 70,5( m)

2
2
6;
13;
14)
có:
Tam giác (
S = 70,5(70,5 − 35, 7)(70,5 − 51)(70,5 − 54, 3) = 880, 4 m 2
D=

abc 35, 7.51.54,3
=
= 56,1(m)
2S
2.880, 4

p=

a + b + c 35, 7 + 30 + 40, 4
=
= 53,1( m)
2
2

Tam giác (6; 7; 13) có:
S = 53,1(53,1 − 35, 7)(53,1 − 30)(53,1 − 40, 4) = 518,1m 2
abc 35, 7.30.40, 4
D=
=
= 41,8( m)

2S
2.518,1
a + b + c 40, 4 + 45, 7 + 51
p=
=
= 68, 6( m)
2
2
7;
12;
13)
có:
Tam giác (
S = 68, 6(68, 6 − 40, 4)(68, 6 − 45, 7)(68, 6 − 51) = 879, 7 m2
abc 40, 4.45,7.51
D=
=
= 53,5( m)
2S
2.879,7
a + b + c 30 + 34,5 + 45,7
p=
=
= 55,1(m)
2
2
7;
8;
12)
có:

Tam giác (
S = 55,1(55,1 − 30)(55,1 − 34, 5)(55,1 − 45, 7) = 517, 5m 2
abc 30.34,5.45, 7
D=
=
= 45, 7(m)
2S
2.517,5
a + b + c 34 + 34,5 + 48, 4
p=
=
= 58,5(m)
2
2
Tam giác (8; 11; 12) có:
S = 58,5(58, 5 − 34)(58,5 − 34,5)(58, 5 − 48, 4) = 586,5m 2
abc 34.34,5.48, 4
D=
=
= 48, 4(m)
2S
2.586,5
a + b + c 35 + 48, 4 + 40
p=
=
= 61, 7( m)
2
2
8;
9;

11)
có:
Tam giác (
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
S = 61, 7(61, 7 − 35)(61, 7 − 48, 4)(61, 7 − 40) = 689, 5m 2
abc 35.48, 4.40
D=
=
= 49,1(m)
2S
2.689,5
Áp dụng công thức, ta có bảng độ cao tác dụng tối thiểu của các nhóm cột như sau:
Bảng 1,3, Bảng độ các tác dụng tối thiểu của các nhóm cột

3

7; 12; 13
6,7

Như vậy ta có thể lấy độ cao tác dụng chung cho các cột là 8m
h = hx + ha = 11 + 8 = 19( m)
0kV (không kể 7;8;9) là:
Độ cao cột thu lôi phía 11
h = hx + ha = 17 + 8 = 25(m)
Độ cao cột thu lôi phía 220kVvà các cột 7;8;9 là:

b) Phạm vi bảo vệ của từng cột
+) Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 19m
Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m
8
2
2
r 8 = 1,5.19.(1 −
) = 13,5( m)
hx = 8 < h = .19 = 12, 67
0,8.19
3
3
nên
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
hx = 11 <

11
2
2
r11 = 1,5.19.(1 −
) = 7,88(m)
h = .19 = 12, 67
0,8.19
3
3
nên

+) Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 25m
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
hx = 11 <

11
2
2
r11' = 1,5.25.(1 −
) = 16,88( m)
h = .25 = 16, 67
0,8.25
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
hx = 17 >

2
2
17
h = .25 = 16, 67
r17 = 0, 75.25.(1 − ) = 6( m)
3
3
25
nên

c) Phạm vi bảo vệ vủa các cặp cột biên,
* Bán kính bảo vệ của 2 cột có độ cao bằng nhau:
Xét cặp cột (1; 2) có cùng độ cao h = 19m cách nhau một khoảng a = 40m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
40
= 19 −
= 13,3(m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m
hx = 8 <

8
2
2
r08 = 1,5.13,3(1 −
) = 4,84( m)
h0 = .13,3 = 8, 9
0,8.13,3
3
3
nên

Phạm vi bảo vệ chưa bao hoàn toàn khu vực cần bảo vệ
Nâng cột 1;2;3;4;5 lên 21,5m
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

20

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
40
= 21,5 −
= 15,8( m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m
hx = 8 <

8
2
2
r08 = 1,5.15,8(1 −
) = 8, 70( m)
h0 = .15,8 = 10,5
0,8.15,8
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
hx = 11 >

11
2
2
r11 = 0,75.15,8(1 −
) = 3, 60( m)
h = .15,8 = 10, 5
15,8
3
3
nên

Xét cặp cột (3; 4) có cùng độ cao h = 21,5m cách nhau một khoảng a = 30m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
30
= 21,5 −
= 17, 2( m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m
hx = 8 <

8
2
2
r08 = 1,5.17, 2(1 −

) = 10,80( m)
h0 = .17, 2 = 11,5
0,8.17,
2
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
hx = 11 >

11
2
2
r11 = 0,75.17, 2(1 −
) = 4, 65( m)
h = .17, 2 = 11,5
17,
2
3
3
nên

Xét cặp cột (23; 24) có cùng độ cao h = 25m cách nhau một khoảng a = 34m:
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
34

= 25 −
= 20,1(m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m
hx = 11 <

11
2
2
r11 = 1,5.20,1(1 −
) = 9,53(m)
h0 = .20,1 = 13, 4
0,8.20,1
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
hx = 17 >

17
2
2
r11 = 0,75.20,1(1 −
) = 2,33( m)
h = .20,1 = 13, 4
20,1
3

3
nên

Phạm vi bảo vệ chưa bao hoàn toàn khu vực cần bảo vệ
Nâng cột 23;24;25;26;27;28;29 lên 30m
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:

h0 = h −

a
34
= 30 −
= 25,1(m)
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m
hx = 11 <

11
2
2
r11 = 1,5.25,1(1 −
) = 17, 03( m)
h0 = .25,1 = 16,8
0,8.25,1
3
3
nên

Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
hx = 17 >

17
2
2
r17 = 0, 75.25,1(1 −
) = 6,08(m)
h = .25,1 = 16,8
25,1
3
3
nên

* Bán kính bảo vệ của cột cao 21,5m ở độ cao 19m:
hx = 19 >

19
2
2
x = 0, 75.21,5.(1 −
) = 1,9( m)
h = .21,5 = 14,3
21,5

3
3
nên

Xét cặp cột (1; 10) có khoảng cách giữa 2 cột này là a = 22m,
a ' = a − x = 22 − 1,9 = 20,1(m)
Như vậy ta có
a'
20,1
h = h − = 19 −
= 16,1(m)
7
7
Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là:
Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 8m:
'
0

hx = 8 <

8
2 ' 2
r08 = 1,5.16,1(1 −
) = 9,15(m)
h0 = .16,1 = 10,8
0,8.16,1
3
3
nên

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m:
hx = 11 >

11
2 ' 2
r11 = 0, 75.16,1(1 −
) = 3,83(m)
h0 = .16,1 = 10,8
16,1
3
3
nên

Tính toán tương tự với các cột liền kề khác ta có bảng sau:
Bảng 1,4, Kết quả tính bán kính bảo vệ giữa các cột liền kề
+ Các cột phía 110kV
Cặp
cột

Độ cao cột
(m)

a
(m)

h0
(m)

2/3h0
(m)

r0x
(m)
hx=8m

hx=11m

1-2

21,5

40

15,8

10,5

8,70

3,60

2-3

21,5

40

15,8

10,5

8,70

3,60

3-4

21,5

30

17,2

11,5

10,80

4,65

4-5

21,5

30

17,2

11,5

10,80

4,65

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

+ Các cột phía 220kV
Cặp
cột

Độ cao cột
(m)

a
(m)

h0
(m)

2/3,h0
(m)

r0x
(m)
hx=11m

hx=17m

23-24

30

34

25,1

16,8

17,08

6,08

24-25

30

34

25,1

16,8

17,08

6,08

25-26

30

34

25,1

16,8

17,08

6,08

26-27

30

34

25,1

16,8

17,08

6,08

27-28

30

34

25,1

16,8

17,08

6,08

28-29

30

34

25,1

16,8

17,08

6,08

15-16

25

34

20,1

13,4

9,53

2,33

11-22

25

17

22,6

15,0

13,28

4,20

9-11

25

35

20

13,3

9,38

2,25

7-13

25

40,4

19,2

12,8

13-14

25

51

17,7

11,8

1,65
5,93

0,53

+ Các cột có độ cao khác nhau
Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Cặp
cột

Độ cao cột
(m)

a
(m)

x
(m)

a'
(m)

h'0
(m)

r0x
(m)

hx=8m

hx=11m

9-10

19-25

40

4,5

35,5

13,9

5,85

2,18

6-14

19-25

54,3

4,5

49,8

11,9

2,93

0,68

Cặp

Độ cao cột
(m)

a
(m)

x
(m)

a'
(m)

h'0
(m)

cột

r0x
(m)
hx=11m

hx=17m

22-23

25-30

33

3,8

29,2

20,8

10,58

2,85

17-29

25-30

33

3,8

29,2

20,8

10,58

2,85

Cặp

Độ cao cột
(m)

a
(m)

x
(m)

a'
(m)

h'0
(m)

cột

r0x
(m)
hx=8m

hx=11m

1-10

21,5-19

22

1,9

20,1

16,1

9,15

3,83

5-6

21,5-19

22

1,9

20,1

16,1

9,15

3,83

1,5,2,3, Phạm vi bảo vệ của phương án 2

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

23

24

22

21

25

12

11

AT1

10

9

8

27

28

20

19

18

17

13

14

15

16

26

29

AT2

7

6

7m
Nhµ
®iÒu khiÓn

1

3

2

4

11m

5
17m

Hình 1,9, Phạm vi bảo vệ của phương án 2
Nhận xét: Toàn bộ các thiết bị trong trạm đều được bảo vệ, Tổng số cột là 24
Tổng chiều dài cột là: L = 7.13 + 8.14 + 4.8 + 5.10,5 + 1.11 + 3.14 + 1.8 = 348,5( m)
1.6.

So sánh và lựa chọn phương án

Bảng 1,5, Bảng so sánh 2 phương án
Độ dài thi công

Phương án

Phạm vi bảo vệ

Số cột

1

Toàn bộ trạm

33

385,0

2

Toàn bộ trạm

29

348,5

(m)

Ta thấy cả 2 phương án đều bảo vệ được các thiết bị trong trạm, Cả hai phương án
đều bảo vệ được hết các thiết bị trong trạm, nhưng do phương án 2 có tổng chiều dài
cột nhỏ hơn phương án 1 nên xét cả yêu cầu về tính kinh tế kỹ thuật ta lựa chọn
phương án 2 là phương án thiết kế thi công,

Đào Mạnh Đắc – HTĐ2 – K52

25