Đồ Án Kỹ thuật điện cao áp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một
vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện
năng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Cùng với sự phát triển của xã hội đòi
hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và có chất luợng cao. Xuất phát từ thực tế
đó việc đảm bảo cho các trạm biến áp và đường dây truyền tải làm việc an toàn, không
gặp sự cố, không gây gián đoạn cung cấp điện là đặc biệt quan trọng.
Nhằm hoàn thiện kiến thức đã được học và bước đầu làm quen với thực tế em được
nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao cho đề tài: “Tính toán thiết kế bảo vệ chống
sét trạm cắt 220kV ”. Đồ án tốt nghiệp gồm có 2 phần:
Phần I: Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm cắt 220kV
Phần II: Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện
Lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Hệ Thống Điện nói riêng đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc
biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Ths. Phạm Thị Thanh Đam, cô đã tận tình giúp đỡ
trực tiếp chỉ bảo hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Do còn thiếu kinh nghiệm thức tế nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn để
kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016
Sinh viên
Đinh Văn Long

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

CHƯƠNG MỞ ĐẦU : TÌNH HÌNH DÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH
HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT TỚI LƯỚI ĐIỆN
Việc nghiên cứu dông sét và các biện pháp chống sét đã có từ lâu lịch sử lâu dài
cùng với sự phát triển của ngành điện. Ngày nay người ta đã tìm ra được các phương
pháp cũng như hệ thống thiết bị hiện đại để phòng chống sét đánh. Sét là một hiện
tượng tự nhiên có mật độ, biên độ, thời gian phóng điện, biên độ dốc của sét không thể
dự đoán trước nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đặc biệt là trong ngành
điện.
A) Hiện tượng dông sét
*

Khái niệm chung
- Dông là hiện tượng thời tiết kèm theo sấm, chớp xảy ra. Cơn dông được hình

thành khi có khối không khí nóng ẩm chuyển động thẳng. Cơn dông có thể kéo dài 30
phút đến 12 giờ, trải rộng từ vài chục đến hàng trăm kilomet.
Sét là một hiện tượng phóng điện tia lửa khi khoảng cách giữa các điện cực rất
lớn (trung bình khoảng 5km). Quá trình phóng điện của sét giống như quá trình xảy ra
trong trường không đồng nhất.
-

Quá trình hình thành sét
Các quá trình khí quyển sẽ tạo nên các đám mây mang điện tích:

Các điện tích âm (-) tập trung thành từng nhóm, các điện tích dương (+) rải đều

trong đám mây. Quá trình phóng điện từ điện tích (+) sang điện tích (-) tạo nên hiện
tượng trung hòa về điện. Các điện tích (-) còn lại phát triển về phía mặt đất và hình
thành tia tiên đạo (dòng plasma có điện dẫn lớn). Tia tiên đạo càng phát triển về phía
mặt đất thì trường đầu dòng càng tăng làm ion hóa mãnh liệt môi trường xung quanh
nó tạo nên thác điện tử chứa nhiều điện tích. Càng gần mặt đất số điện tích càng lớn
tạo nên dòng phóng điện ngược phát triển về phía đám mây, sẽ hoàn thành một phóng
điện sét.
Tốc độ dòng sét xuôi từ đám mây đến mặt đất:
Vx = 1,5.107 ÷ 2.108 cm/s
Tốc độ dòng sét ngược từ mặt đất đến đám mây:
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Vng = 1,5 . 109 ÷ 2.1010 cm/s

Tia tiên đạo

Hình thành
khu vực ion
hóa mãnh liệt

Địa điểm phụ thuộc

điện trở suất của đất

Hoàn thành
phóng điện
sét

Dòng của phóng
điện ngược

Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét
b) Các dạng sóng sét
 Dạng tổng quát
Imax

is

Trong đó:
0,5.Imax

  ds là thời gian đầu sóng
 is = 0 ÷ Imax
 Ts là thời gian toàn sóng

 ds

t

Ts

Hình 1.2 Dạng tổng quát của sóng sét

 Dạng xiên góc

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

is

Trong đó:

Imax

 is = a.t (t <  ds)
 is = a. ds = Imax (t >  ds)
 a là độ dốc đầu sóng
Tds

t

Hình 1.3 Dạng xiên góc của sóng sét
 Dạng hàm số mũ
Tính cho các quá trình xảy ra chậm ( Quá trình phát nhiệt của dòng sét)

is
Trong đó:

Imax

is  I max .e

t

T



t
T

Ts
0,7

Hình 1.4 dạng hàm số mũ của sóng sét
 Cường độ hoạt động của sét
a. Số ngày sét trong một năm nngs
Vùng lãnh thổ

nngs

Vùng xích đạo

100 ÷ 150 ngày

Vùng nhiệt đới

60 ÷ 150 ngày ( Việt Nam)

Vùng ôn đới

30 ÷ 50 ngày

Vùng hàn đới

< 5 ngày

b.Mật độ sét
Là số lần sét đánh xuống 1km2 mặt đất trong 1 ngày có sét:

ms  0,1  0,15
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Số lần phóng điện xuống đất trong một năm:

N  m s .n ngs   0,1  0,15 .n ngs


Tình hình dông sét ở Việt Nam

Theo đề

tài KC – 03 - 07 của

viện năng lượng, trong một năm số ngày sét ở

miền bắc khoảng từ 70 đến 100 ngày và số lần có dông là từ 150-300 lần.
Vùng có nhiều dông nhất trên miềm bắc là khu vực Móng Cái, Tiên Yên
(Quảng Ninh) hằng năm có 100 – 110 ngày dông sét.
Nơi ít dông nhất là Quảng Bình , hàng năm chỉ có 80 ngày dông, xét về diễn
biến của mùa dông trong năm, mùa dông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng.
Nói chung ở miền bắc dông tập trung từ tháng 4-9 , ở phía tây bắc dông tập trung từ
tháng 5-8 trong năm.
Trên vùng duyên hải trung bộ từ phía bắc đến Quảng Ngãi là khu vực tương đối
nhiều dông trong tháng. Số ngày có dông xấp xỉ 10 ngày / tháng, tháng có nhiều dông
nhất là tháng 5, có thể có từ 12 – 15 ngày .
Miền nam cũng có khá nhiều dông , hàng năm quan sát được từ 40 đến 50 ngày
và đến trên 100 ngày tùy nơi. Khu vực nhiều dông sét nhất là đồng bằng nam bộ, số
ngày dông sét có thể lên đến 120 – 140 ngày / năm.
Qua số liệu khảo sát ta thấy rằng trung bình dông sét trên 3 miền Bắc – Trung –
Nam, những vùng lân cận lại có mật độ sét tương đối giống nhau. Theo kết quả nghiên
cứu người ta đã lập được bản đồ phân vùng dông sét toàn Việt Nam.

Bảng 1: Số liệu về sét trong năm 2012 tại các địa phương
Vùng

Đồng bằng ven
biển

Ngày dông

trung bình

Giờ dông trung
bình

(ngày / năm)

( giờ / năm)

81,1

215,6

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Mật độ sét
trung bình

Tháng dông
cực đại

6,47

8

Page 5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Miền núi trung
du bắc bộ

61,6

219,1

6,33

7

Cao nguyên
miền trung

47,6

126,21

3,31

5,8

Ven biển miền
trung

44

95,2

3,55

5,8

Đồng bằng
miền nam

60,1

89,32

5,37

5,9

Từ các số liệu về ngày giờ dông, số lượng đo lường nghiên cứu đã thực hiện các giai
đoạn có thể tính toán đưa ra các số liệu dự kiến về mật độ phóng điện xuống các khu
vực.
Bảng 2:Mật độ phóng điện xuống các khu vực
Số ngày
dông

Đồng bằng
ven biển

Miền núi
trung du
phía bắc

Cao nguyên
miền trung

Ven biển
trung bộ

Đồng bằng
miền nam

20  40

2,43 2, 68

2,1  4,2

12  2,4

1,22  2,44

1,26  2,52

40 60

4,68  4,92

4,2  6,3

2,4  3,6

2,44  3,65

2,52  3,78

60 80

7,92  9,72

6,3  8,4

3,6  4,8

3,65  4,87

3,78  5,06

80 100

9,72  12,15

8,4  10,5

4,8  6

4,87  6,09

5,06  6,3

100 120

12,15  14,58

10,5  12,6

6  7,2

6,09  7,31

6,3  7,76



Ảnh hưởng của dông sét

Ở Việt Nam trong khuôn khổ đề tài cấp nhà nước KC – 03 – 07 đã lắp đặt các
thiết bị ghi sét và bộ ghi tổng hợp trên các đường dây tải điện trong nhiều năm liên tục,
kết quả thu thập tình hình sự cố lưới điện 220 kV ở miền bắc từ năm 1987 đến năm
1992 được ghi trong bảng

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Bảng 1.3:Tình hình sự cố lưới điện ở miền bắc
Dưới 220 kV

Loại sự cố

Đường dây Phả Lại – Hà Đông

Tổng số

Vĩnh cữu

Tổng số

Vĩnh cửu

Do sét

1987

2

1

2

1

1

1988

5

2

5

2

1

1989

24

3

6

2

1

1990

25

4

2

1

1

1991

30

2

3

1

1

1992

19

4

4

4

3

105

16

22

11

8



Vấn đề chống sét:

Qua những nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và những tác hại của sét
gây nên đối với lưới điện, cho nên việc bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến
áp là điều không thể thiếu được. Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu chồng sét là cần thiết
để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lưới điện của nước ta.

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM
CẮT 220 kV
1.1 Khái niệm chung
Tra ̣m biế n áp và đường dây truyề n tải là mô ̣t bô ̣ phâ ̣n quan trọng trong hê ̣ thố ng
truyề n tải và phân phố i điê ̣n năng.
Đố i với tra ̣m biế n áp thì các thiế t bi ̣ phân phối của tra ̣m thường đươ ̣c đă ̣t ngoài
trời, nên khi bị sét đánh trực tiếp có thể sẽ gây ra nhưng hâ ̣u quả nă ̣ng nề (phóng điện,
phá hủy cách điện, gây cắt điện…) nếu không được bảo vệ. Sự cố mất điện ở trạm còn
ảnh hưởng đế n các ngành công nghiê ̣p khác do hâ ̣u quả của viê ̣c mấ t điê ̣n. Do vâ ̣y
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 7


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

tra ̣m biế n áp có yêu cầ u bảo vê ̣ cao.
Để bảo vệ chống sét đánh trực tiế p cho tra ̣m biế n áp người ta dùng cô ̣t thu lôi và
dây chố ng sét bởi vì dùng như vậy sẽ đảm bảo về mặt kỹ thuật , kinh tế và mỹ thuật.
Tác du ̣ng của hê ̣ thố ng này là tập trung điê ̣n tích để định hướng cho các phóng điê ̣n sét
tâ ̣p trung vào đó ta ̣o ra khu vực an toàn bên dưới hê ̣ thố ng này.
Ngoài ra khi thiế t kế hệ thống bảo vê ̣ chố ng sét đánh trực tiế p vào tra ̣m ta cầ n
phải đảm bảo về mặt kỹ thuật và quan tâm tới các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý.
1.2 Các yêu cầu kĩ thuật 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
thiế t bị cầ n bảo vê ̣ phải nằ m tro ̣n trong pha ̣m vi bảo vê ̣ an toàn của hê ̣ thố ng bảo vê ̣.
Đố i với tra ̣m cắt 220 kV ta dùng cột thu lôi, còn đố i với đường dây ta dùng dây chố ng
sét.
Đố i với tra ̣m biến áp từ 110 kV trở lên có mức cách điê ̣n cao, do đó có thể đă ̣t
các thiế t bi ̣ thu lôi trên các kế t cấu của tra ̣m gắ n vào hệ thố ng nố i đấ t của tra ̣m theo
đường ngắ n nhấ t sao cho dòng điện sét khuyế ch tán vào hệ thố ng nố i đấ t theo 3 đế n 4
thanh nố i đấ t với hê ̣ thống, mă ̣t khác phải có nố i đấ t 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.
Đố i với các dây chố ng sét ta treo dọc theo chiề u dài của đường dây cần bảo vê ̣ và
đă ̣t cao hơn các đường dây đươ ̣c bảo vê ̣.
1.3 Các công thức sử dụng để tính toán
1.3.1 Độ cao cột thu lôi
h = hx + ha

(1.1)

Trong đó:
h : Độ cao cột thu lôi
hx : Độ cao của vật cần được bảo vệ
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

ha : Độ cao tác dụng của cột thu lôi xác định theo nhóm cột.
ha ≥

D
8

( Với D là đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột )
1.3.2. 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
của hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình:

rx 

1,6
(h  h x )

hx
1
h

(1.2)

- Nế u hx 2/3h thi:̀
rx  1,5h.(1 

hx
)
0,8h

(1.3)

- Nế u hx> 2/3h thi:̀

rx  0,75h.(1 

hx
)
h

(1.4)

Biểu diễn trên hình vẽ như sau: (Hình 2-1)

a
0.2h

b

h

0,8h
c
0,75h

1,75h

R

Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét
 Chú ý:
Các công thức trên chỉ đúng trong trường hợp cột thu lôi cao dưới 30m. Khi cột
thu lôi cao quá 30m thì các công thức trên phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p.
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Với p 

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

5,5
và trên các hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp.
h

1.3.3 Phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột thu lôi
Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi thì lớn hơn nhiều so với tổng phạm vi bảo vệ
của hai cột đơn. Nhưng để hai cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa
2 cột thì phải thỏa mãn điều kiện a < 7h ( h là chiều cao của cột ).
a. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có cùng độ cao
Khi 2 cột thu lôi có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cánh a (a < 7h) thì độ cao lớn
nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi h0 được tính như sau:
h0 = h −

a
7

Tính rox :
 Nếu hx ≤

2
h
h0 thì rox  1,5h 0 .(1  x )
3
0,8h 0

(1.5)

 Nếu hx >

2
h
h0 thì rox  0,75h 0 .(1  x )
3

h0

(1.6)

Chú ý: nếu độ cao của cột thu lôi vượt quá 30 (m) thì ngoài phần hiệu chỉnh
như trong phần chú ý mục 2.3.2 thì còn phải tính h0 theo công thức :
 h0 = h −

a
7p

Biểu diễn trên hình vẽ như sau: (Hình 1.2)

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 10


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

O

R
0,2.h
ho = h -

a
7

h

0,75.h
1,5.h

a

r ox
rx

Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột có độ cao bằng nhau
b. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau
Phạm vi bảo vệ vủa hai cột thu lôi có độ cao khác nhau được xác định như sau:
Giả sử có hai cột thu sét : cột 1 có chiều cao h1, cột 2 có chiều cao h2 và h1 <
h2, hai cột cách nhau một khoảng là a.
Trước tiên, vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h1, sau đó qua đỉnh cột thấp h2 vẽ
đường sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này được xem là đỉnh của
cột thu lôi giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h2, hình thành đôi cột ở độ cao bằng nhau
và bằng h2 với khoảng cách là a’

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Hình 1.3: phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau
Xác định được khoảng cách x và a’ như sau :

x

1,6
.(h  h 2 )
h2 1
1
h1

a'  a-x  a-

-

c.

(1.8)

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa cột 1 và cột giả tường (cột 3)

h0  h2 
-

1,6
.(h  h 2 )
h2 1
1
h1

(1.7)

a'
7

(1.9)

Bán kính bảo vệ : rox
 Nếu hx ≤

2
h
h0 thì rox  1,5h 0 .(1  x )
3
0,8h 0

(1.10)

 Nếu hx >

2
h
h0 thì rox  0,75h 0 .(1  x )
3
h0

(1.11)

Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét ( số cột > 2)
Phạm vi bảo vệ của ba cột thu lôi

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 12


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Hình 1.4 Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu lôi
Phạm vi bảo vệ của bốn cột thu lôi

Hình 1.5 Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu lôi
Điều kiện cần để công trình nằm trong miền giới hạn của các cột thu sét
được bảo vệ an toàn:
D  8.h  hx 

Trong đó:
D là đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác, tứ giác.
h là chiều cao cột.
hx là chiều cao cần bảo vệ.
Cách xác định đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác:
D

d.
p

a.b.c

2. p. p  a 
. p  b 
. p  c
abc
2

Với a, b,c là ba cạnh của tam giác.
Sau đó xác định phạm vi bảo vệ của từng cặp cột biên tương tự như xác định
phạm vi bảo vệ của hai cột.
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 13


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

d. Phạm vi bảo vệ của dây chống sét
Phạm vi bảo vệ của dây chống sét được thể hiện như hình vẽ (Hình 1-4)
Dây chố ng sét

0,2h

h
hx
0,6h
1,2h

hx

Hình 1.6: Phạm vi bảo vệ của dây chống sét
+ Khi hx>

2
h thì :
3
bx=0,6h(1-

hx
)
h

(1.13)

bx=1,2h(1-

hx
)
0,8.h

(1.14)

2
+ Khi hx  h thì :
3

1.4 Mô tả đối tượng bảo vệ
-Trạm cắt 220 kV có:
-Chiề u rô ̣ng trạm 97m, chiề u dài tra ̣m 164m.

-Các xà cao 11m và 17m.
-Mă ̣t bằ ng trạm như hình vẽ :

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 14


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

21

14

7

20

13

6

19

12

5

18

11

4

17

10

3

16

9

2

15

1
8

Hình 1.7 Mặt bằng trạm cắt 220kV

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1.5 Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp
+ Trình tự tiế n hành:
- chọn các vị trí đặt cột cho là phù hợp.
- 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 thì
D  8ha .
Lấy chung một độ cao tác dụng lớn nhất cho toàn trạm.
- Tính độ cao h của cột thu lôi: h = ha + hx ( Với 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 :
+ Tính bán kính bảo vệ của một cột thu lôi: theo các công thức (1.2) hoă ̣c (1.3)
+ Tính bán kính khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi: theo các công thức (1.5) hoă ̣c (1.6)
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.
1.5.1 Phương án 1:
1.5.1.1 Bố trí các cô ̣t thu lôi:
Phương án bố trí các cột thu sét được thể hiện trên hin
̀ h vẽ 1.8 :

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 16


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

15

10

5

14

9

4
13

8

3

12

7

2

11

6

1

Ta bố trí 15 cột trên các xà cao 11 m

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 17


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1.5.1.2 Tính toán cho phương án 1
a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét
Để tiń h được độ cao tác du ̣ng của các cô ̣t thu sét ta phải xác đinh
̣ đươ ̣c đường
kính đường tròn ngoại tiế p đa giác đi qua các chân cột D. Đô ̣ cao tác dụng thoả mañ
điề u kiê ̣n: ha  D
8

*Nhóm 1 là các hình chữ nhật (1; 2; 5; 4) ; (2; 3; 8; 7); (3; 4; 9; 8); (4; 5; 10; 9 )
Xét hình chữ nhật (1; 2; 7 ;6 ) có: cạnh 1-2: 46,2 m, cạnh 1-6: 24 m
Đường kiń h đường tròn ngoại tiế p hin
̀ h chữ nhâ ̣t (1;2;4;5 ) là:
D  46, 22  242  52, 06(m)

Đô ̣ cao tác du ̣ng tố i thiểu của các cô ̣t 1; 2; 5; 4 là:
ha=

D 52, 06

 6,5(m)
8
8

Ta nhâ ̣n thấ y các hình chữ nhâ ̣t trên đề u có diện tích bằng nhau nên đô ̣ cao tác
du ̣ng tố i thiể u của chúng đề u bằng nhau và bằ ng 6,5m. Như vâ ̣y nhóm 1 ta có thể lấ y
chung đô ̣ cao tác dụng cho các cột là ha=6,5 m.

*Nhóm 2 là các hình chữ nhật (6,7,12,11); (7,8,13,12); (8,9,14,13); (9,10,15,14)
Xét hình chữ nhật (6,7,12,11) có: cạnh 6-7: 46,2m, cạnh 6-11: 37,5m
Đường kiń h đường tròn ngoại tiế p hin
̀ h chữ nhâ ̣t (1;2;4;5 ) là:
D  46, 22  37,52  59,5(m)

Đô ̣ cao tác du ̣ng tố i thiểu của các cô ̣t 1; 2; 5; 4 là:
ha=

D 59,5

 7, 44(m)
8
8

Ta nhâ ̣n thấ y các hình chữ nhâ ̣t trên đề u có diện tích bằng nhau nên đô ̣ cao tác
du ̣ng tố i thiể u của chúng đề u bằ ng nhau và bằng 7,44m. Như vâ ̣y nhóm 2 ta có thể lấ y
chung đô ̣ cao tác du ̣ng cho các cô ̣t là ha=7,44 m.
Như vâ ̣y phiá 220kV ta có thể lấ y chung độ cao tác du ̣ng cho các cô ̣t là ha=7,5 m.
Đô ̣ cao cô ̣t thu lôi phía 220kV là: h=hx+ha=17+7,5 =24,5 (m)

b) Phạm vi bảo vê ̣ của từng cột:
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 18


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

* Pha ̣m vi bảo vê ̣ của các cô ̣t phiá 220kV cao 24,5 m
- Bán kính bảo vê ̣ ở đô ̣ cao 11m
2
3

2
3

Do hx= 11m < h= .24,5 = 16,3 m
Nên r11  1,5.h.(1 

hx
11
)  1,5.24,5.(1 
)  16,13( m)
0,8.h
0,8.24,5

- Bán kiń h bảo vê ̣ ở đô ̣ cao 17m
2

3

2
3

Do hx= 17m > h= .24,5=16,3 m
Nên r17= r17  0, 75.h.(1 

hx
17
)  0, 75.24,5.(1 
)  5, 63(m)
h
24,5

c) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên.
- Xét cặp cột (1-2):
Khoảng cách giữa hai cột là: a = đoạn (1-2) = 46,2 m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
a
46, 2
h 0  h   24,5 
 17,9m
7
7

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
Ở độ cao 11m:
hx = 11m <

2
h0 = 11,93m
3

→ r0x  1,5h 0 .(1 

hx
11
)  1,5.17,9.(1 
)  6, 225m
0,8h 0
0,8.17,9

Ở độ cao 17m:
hx = 17m >

2
h0 = 11,93m
3

→ r0x  0,75.h 0 .(1 
-

hx
17
)  0,75.17,9.(1 
)  0,675m
h0
17,9

Tính toán tương tự cho các cặp cột biên còn lại ta có kết quả như bảng sau:

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 19


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Bảng 1.1: Kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên
Cặp cột

Độ cao cột

a (m)

h0 (m)

r0x (m)

(m)
220 kV
1-2, 2-3,

hx=11 m

hx= 17m

46,2

17,9

6,225

0,675

1-6

24

21,07

10,983

3,053

6-11

37,5

19,14

8,089

1,607

3-4,4-5

26,5

Tổng số cột: 15
Tổng chiều dài kim thu lôi: 202,5 m

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 20


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1.5.1.3 Pha ̣m vi bảo vê ̣ của phương án 1

15

10

5

14

9

4
13

8

3

12

7

2

11

6

1

Hình 1.9 Phạm vi bảo vệ của phương án 1
Nhâ ̣n xét: Ta thấ y tấ t cả các thiế t bi ̣trong tra ̣m đề u đươ ̣c bảo vê ̣
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 21


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1.5.2 phương án 2
1.5.2.1 Bố trí các dây thu sét

21

14

7

20

13

6

19

12

5

18

11

4

17

10

3

16

9

2

15

1
8

Hình 1.10 Bố trí cột thu lôi cho phương án 2
Ta bố trí 15 cột trên các xà cao 11 m
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 22


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

1.5.2.2 Tính toán cho phương án 2
a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét:
Đường kiń h đường tròn ngoa ̣i tiếp hin
̀ h chữ nhâ ̣t (1; 2; 9; 8) là:
D  30,82  242  39, 04

Đô ̣ cao tác du ̣ng tố i thiểu của các cô ̣t 1; 2; 6; 7 là:
ha 

D 39, 04
= 4,88(m)

8
8

Ta nhâ ̣n thấ y các hình chữ nhâ ̣t (2; 3; 10; 9); (3; 4; 11; 10); (4; 5; 12; 11); (5; 6;
13; 12) ;(6; 7;14 ;13); đề u có diê ̣n tích bằ ng hin
̀ h chữ nhâ ̣t (1; 2; 9; 8) nên đô ̣ cao tác
du ̣ng tố i thiể u của chúng đề u bằng nhau và bằ ng 4,88 m. Như vâ ̣y phiá 220kV ta có
thể lấ y chung độ cao tác du ̣ng cho các cột là ha= 5 m
Đường kính đường tròn ngoại tiế p hình chữ nhâ ̣t (8; 9; 16 ;15) là:
D  30,82  37,52  48,52

Đô ̣ cao tác du ̣ng tố i thiểu của các cô ̣t 1; 2; 6; 7 là:
ha 

D 48,52
= 6,06(m)

8
8

Ta nhâ ̣n thấ y các hình chữ nhâ ̣t (9; 10 ;17 ;16); (10 ;11 ;18 ;17); (11 ;12 ;19 ;18);
(12 ;13 ;20 ;19) ;(13 ;14 ;21 ;20); đề u có diê ̣n tích bằ ng hin
̀ h chữ nhâ ̣t (8; 9; 16 ;15)
nên đô ̣ cao tác dụng tố i thiể u của chúng đều bằ ng nhau và bằ ng 6,06 m. Như vâ ̣y phía
220kV ta có thể lấ y chung đô ̣ cao tác du ̣ng cho các cô ̣t là ha= 6,5 m
Như vâ ̣y phía 220kV ta có thể lấ y chung độ cao tác du ̣ng cho các cô ̣t là ha=6,5 m.
Đô ̣ cao cô ̣t thu lôi phía 220kV là: h=hx+ha=17+6,5 =23,5 (m)

b) Phạm vi bảo vê ̣ của từng cột
Pha ̣m vi bảo vê ̣ của các cô ̣t phiá 220kV cao 23,5m
-Bán kiń h bảo vê ̣ ở đô ̣ cao 11m:
2
3

2
3

Do hx=11< h= .23,5= 15,66
Nên r11=1,5.h- 1,875.hx = 1,5.23,5- 1,875.11= 14,625(m)
-Bán kiń h bảo vê ̣ ở đô ̣ cao 17m :
2
3

2
3

Do hx=17> h= .23,5=15,66 m
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 23


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Nên r17= 0,75.(h-hx)= 0,75.(23,5-17) =4,875 (m)
c) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên.

- Xét cặp cột (1-2):
Khoảng cách giữa hai cột là: a = đoạn (1-2) = 30,8 m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

a
30.8
h 0  h   23,5 
 19,1m
7
7
Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
Ở độ cao 11m:
hx = 11m <

2
h0 = 12,73 m
3

→ r0x  1,5h 0 .(1 

hx
11
)  1,5.19,1.(1 
)  8,025m
0,8h 0
0,8.19,1

Ở độ cao 17m:
hx = 17m >

2
h0 = 12,73m
3

→ r0x  0,75h 0 .(1 

-

hx
17
)  0,75.19,1.(1 
)  1,575m
h0
19,1

Tính toán tương tự cho các cặp cột biên còn lại ta có kết quả như bảng sau:
Bảng 1.2: Kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên

Cặp cột

Độ cao cột

a (m)

h0 (m)

r0x (m)

(m)
220 kV

hx=11 m

hx= 17m

1-2, 2-3, 330,8

19,1

8,025

1,575

1-8

24

20,071

9,482

2,303

8-15

37,5

18,143

6,589

0,857

4, 4-5,5-6,6-

23,5

7

SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 24


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Tổng số cột: 21
Tổng chiều kim thu lôi:262,5 m
1.5.2.3 Pha ̣m vi bảo vê ̣ của phương án 2
21

14

7

20

13

6

19

12

5

18

11

4

17

10

3

16

9

2

15

1

8

Hình 1.11 Phạm vi bảo vệ của phương án 2
Nhâ ̣n xét: Ta thấ y tấ t cả các thiế t bi ̣trong tra ̣m đề u đươ ̣c bảo vệ
1.6 So sánh và lựa cho ̣n phương án
Cả hai phương án đều đảm bảo về mặt kỹ thuật
Phương án 1: ta sử dụng 15 cột thu sét với tổng chiều dài là 202,5 (m).
Phương án 2: ta sử dụng 21 cột thu sét với tổng chiều dài là 262,5 (m).
So sánh hai phương án ta chọn phương án 1 là phương án bố trí cột thu sét
chống sét đánh trực tiếp cho trạm.
SVTH: Đinh Văn Long D8H5

Page 25