Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110- 22KV

Header Page 1 of 134.

Đồ án
Tính toán thiết kế chống sét cho
đường dây và trạm biến áp 110/22KV

Footer Page 1 of 134.


Header Page 2 of 134.

Đồ án : Tính toán thiết kế chống sét cho đường
dây và trạm biến áp 110/22KV
Hệ thống điện là một hệ thống quan trọng của hệ thống năng lượng
Việt Nam và không thể thiếu được trước công cuộc hiện đại hoá, công nghiệp
hoá Đất nước. Do nguồn điện thường đặt xa nơi tiêu thụ điện năng nên phải
chuyển qua các trạm biến áp tăng hoặc giảm điện áp. Đối với nước ta là nước
có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam do
đó phải đi qua nhiều vùng khí hậu khác nhau đặc biệt là những nới có độ ẩm
cao, mật độ giông sét nhiều. Thiệt hại do sét gây ra cho ngành điện và nền
kinh tế quốc dân là rất lớn.
Vì vậy chúng ta phải đầu tư vào nghiên cứu, tìm ra những giải pháp để
chống sét đánh vào các nhà máy, trạm biến áp, đường dây để giảm đến mức
tối thiểu thiệt hại do sét gây ra cho nền kinh tế. Với yêu cầu như vậy, đồ án
thiết kế của em gồm bản thuyết minh này và kèm theo bản vẽ thiết kế về bảo
vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV và đường dây 110KV.
Do thời gian có hạn nên việc thiết kế của em không tránh khỏi những
sai sót, em mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn hệ
thống điện. Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đình
Thắng đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án thiết kế naỳ và em cũng
xin cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn đã quan tâm chỉ bảo, hướng dẫn chúng

em trong việc thiết kế đồ án tốt nghiệp.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 29 tháng 4 năm 2003
Sinh viên thiết kế
1
Footer Page 2 of 134.


Header Page 3 of 134.

Đoàn Văn Minh

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
------o0o----TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ
TỚI LƯỚI ĐIỆN

V

iệc nghiên cứu giông sét và biện pháp chống sét có lịch sử
lâu dài cùng với sự phát triển của ngành điện. Ngày nay

người ta đã tìm ra được các phương pháp, những hệ thống thiết bị và kỹ thuật
cao để đề phòng sét đánh một cách hữu hiệu và an toàn.
Tuy nhiên mật độ, thời gian xẩy ra sét đánh không thể dự đoán được
trước nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đặc biệt là ngành điện .
I - TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM.

- Theo đề tài KC - 03 - 07 ở viện Năng Lượng, trong một năm số ngày sét
đánh ở miềm Bắc khoảng từ 70 - 100 ngày và số lần có giông từ 150 - 300
lần. Vùng có giông nhiều nhất trên miền Bắc là khu vực: Móng Cái, Tiên Yên

(Quảng Ninh) hàng năm có từ 100 - 110 ngày giông sét, tháng 7 - 8 có thể có
đến 25 ngày giông trên một tháng.
- Một số vùng có địa hình chuyển tiếp giữa các vùng núi và vùng đồng
bằng, số lần giông cũng đến 200 lần/ 1 năm, với số ngày cũng đến 100
ngày/năm. Nơi ít giông nhất là Quảng Bình, hàng năm chỉ có khoảng 80 ngày
giông. Xét về diễn biến của mùa giông trong năm, mùa giông không hoàn
toàn đồng nhất giữa các vùng. Nói chung ở miềm Bắc mùa giông tập trung từ
tháng 4 đến tháng 9, ở miền Tây Bắc tập trung khoảng từ tháng 5 đến tháng 8
trong năm.

2
Footer Page 3 of 134.


Header Page 4 of 134.

- Trên vùng duyên hải Trung Bộ ở phía Bắc đến Quảng Ngãi là khu vực
tương đối nhiều giông trong tháng 4 đến tháng 8 số ngày giông xấp xỉ 10
ngày/tháng. Tháng nhiều nhất là tháng 5 có thể từ 12 đến 15 ngày. Những
ngày đầu mùa và cuối mùa chỉ có 2 đến 5 ngày/ tháng.
- Từ Bình Định trở vào là khu vực ít giông nhất thường chỉ có vào tháng 5
với số ngày xấp xỉ bằng 10 ngày (Tuy hoà: 10 ngày; Nha Trang 8 ngày; Phan
Thiết: 13 ngày), còn các tháng khác của mùa đông chỉ quan sát được từ 5 đến
7 ngày giông sét.
- Ở Miền Nam cũng có khá nhiều giông hàng năm quan sát được từ 40 - 50
ngày tuỳ từng nơi. Khu vực nhiều nhất là đồng bằng Nam Bộ, số ngày giông
sét có thể lên tới 120 đến 140 ngày. Mùa đông ở Nam Bộ từ tháng 4 đến
tháng 11 số ngày giông trung bình 10 ngày/tháng còn từ tháng 5 đến tháng 10
có khoảng trên 20 ngày giông ( Sài Gòn: 22 ngày; Hà Tiên: 28 ngày)
- Ở Tây Nguyên mùa dông thường chỉ có từ các tháng 4,5 và tháng 9. Tháng

cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được 15 ngày giông và ở Tây Nguyên
trung bình số ngaỳ giông từ 10 - 12 ngày(Plây cu: 17 ngày; Kon Tum: 14
ngày, Đà Lạt: 10 ngày) còn các tháng khác của Mùa đông trung bình có từ 5
đến 7 ngày/tháng.
- Qua số liệu khảo sát ta thấy rằng trung bình giông sét 3 miền Bắc - Trung Nam, những vùng lân cận lại có mật độ tương đối giống nhau. Kết quả nghiên
cứu người ta đã lập được bản đồ - phân vùng sét Việt Nam (các thống số cho
trong bảng 1-1).
Bảng 1-1:
Vùng

Ngày giông
trung bình
(ngày/năm)

Giờ giông trung
bình(h/năm)

Mật độ sét
trung bình

Tháng
giông cực
đại

ĐồngBằngven
biển Miềm Bắc

81,1

215,6

6,47

8

Miền núi trung

61,6

219,1

6,33

7

3
Footer Page 4 of 134.


Header Page 5 of 134.

du Bắc Bộ.
Cao nguyên
MiềnTrung

47,6

216,21

3,31

5,8

Ven biển
MiềnTrung

40,0

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 giông, số lượng đo lường nghiên cứu đã thực
hiện qua các giai đoạn có thể tính toán đưa ra các số liệu dự kiến và mật độ
phóng điện xuống các khu vực (số liệu dự báo trong bảng 1-2 ).
Bảng 1-2:
Số ngày

Đồng bằng

Miền núi

Cao nguyên

dông

ven biển

trung du Bắc

miền trung

Ven biển

Đồng bằng

miền trung Miền Nam

Bộ
20 ÷ 40

2,43 ÷ 4,68

2,1 ÷ 4,2

1,2 ÷ 2,4

1,22 ÷ 2,44

1,26 ÷ 2,52

40 ÷ 60

4,68 ÷ 7,92

4,2 ÷ 6,3

2,4 ÷ 3,6

2,44 ÷ 3,65

2,52 ÷ 3,78

60 ÷ 80

7,92 ÷ 9,82

6,3 ÷ 8,4

3,6 ÷ 4,8

3,65 ÷ 4,87

3,78 ÷ 5,06

80 ÷ 100

9,82 ÷ 12,15

8,4 ÷ 10,5

4,8 ÷ 6,0

4,87 ÷ 6,09

5,06 ÷ 6,3

100 ÷ 120

12,15÷14,58

10,5 ÷ 12,6

6,0 ÷ 7,2

6,09 ÷ 7,31

6,3 ÷ 7,76

II. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT TỚI HỆ THỐNG ĐIỆN:

- 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 3.
- Trong tổng hợp sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không 220 KV Phả Lại

- Hà Đông, nguyên nhân do sét là 8/11 chiếm 72,7%. Sở dĩ lấy kết quả sự cố
của đường dây Phả Lại - Hà Đông làm kết quả chung cho sự cố lưới định ở
Miền Bắc vì đây là đường dây quan trọng của Miền Bắc và sự cố đường dây
4
Footer Page 5 of 134.


Header Page 6 of 134.

này ảnh hưởng rất lớn đến tình hình truyền tải điện năng trên lưới điện. Ngoài
ra theo đề tài nghiên cứu khoa học - nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện
hệ thống chống sét bảo vệ lưới điện trung áp của Viện Năng Lượng đã tập
trung thống kê, phân biệt tình hình sự cố lưới điện 35 đến 110 KV của Miền
Bắc nói chung và lưới điện quốc gia nói riêng từ năm 1976 đến năm 1982.
Kết quả thống kê được thể hiện ở bảng 1- 3.
Bảng 1- 3:
Năm

Dưới 220 KV

Đường dây Phả Lại - Hà Đông

Tổng số

Vĩnh cửu

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

1

4

4

3

Tổng số

105

16

22

11

8

- Từ thống kê này cho ta thấy rằng: Tổng sự cố do sét gây ra đối với đường
dây trung áp là lớn hơn tổng số của đường dây cao áp, nhưng tác hại của nó
mang lại đối với hệ thống điện là rất lớn. Số lần sự cố lưới điện 35KV chiếm
tỷ lệ khá lớn đến 54%.

Bảng 1- 4:
Năm theo dõi
1979
1980
1981

Cấp điện áp KV

Tổng chiều dài
đường dây (Km)

110
35
110
35
110

1050
3400
1100
3400
1150

Suất sự cố (lần /100Km)
Tổng số
Do sét
8,5
1,85
11,5

6,00
6,8
1,46
10,7
5,40
5,6
2,50

5
Footer Page 6 of 134.


Header Page 7 of 134.

35
110
35

1982

3800
3300
11200

7,7
6,9
10,8

1,20
2,50

5,10

*Kết luận: Qua nghiên cứ tình hình giông sét ở Việt Nam và những thiệt
hại do sé gây ra cho lưới điện là rất lớn nên việc đảm bảo chống sét cho đường
dây điện và trạm biến áp là rất cần thiết nhằm giảm đến mức thấp nhất sự cố cắt
điện đường dây. Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu chống sét là rất quan trọng để
nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và trong vận hành lưới điện quốc gia.

CHƯƠNG I
------o0o----TÍNH TOÁN TRỐNG SÉT ĐÁNH TRỰCTIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP

T

rong hệ thống điện (HTĐ), trạm biến áp (TBA) đóng vai trò
quan trọng. Nó quyết định rất lớn về độ tin cậy cung cấp

điện của toàn HTĐ và một yếu tố quan trọng dẫn đến sự mất ổn định của
HTĐ trong nhiều yếu tố là do sóng sét quá điện áp truyền vào trạm từ đường
dây và do sét đánh trực tiếp vào trạm.
- Qua thống kê, người ta thấy số lần sự cố của HTĐ do bị sét đánh chiếm tỷ
lệ rất lớn so với các trường hợp khác. Vì vậy việc tính toán bảo vệ TBA do sét
đánh để hạ đến mức tối thiểu là một nhiệm vụ hết sức quan trọng và cần thiết.
Khi bị sét đánh vào trạm, các thiết bị điện sẽ bị hư hỏng và có thể dẫn đến
việc cung cấp điện bị ngừng toàn bộ , động thời có thể làm ảnh hưởng trực
tiếp đến quá trình sản xuất điện năng và các ngành kinh tế khác.
- Để đảm bảo chống sét đánh trực tiếp vào trạm cần dùng các cột thu sét và
dây chống sét. Các cột thu sét này có thể được đặt độc lập hoặc trong điều
kiện cho phép ta vận dụng chiều cao của các cột, xà cột đèn chiếu sáng. Riêng
cột độc lập thường tốn kém hơn về kinh tế nên chỉ dùng khi không thể tận
dụng được chiều cao của các cột, xà...

6
Footer Page 7 of 134.


Header Page 8 of 134.

- Nếu đặt các cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối ngoài trời và
dùng dây chống sét để bảo vệ cho doạn dây dẫn nối từ sà cuối cùng của trạm
đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung với hệ thống
nối đất chung của trạm và độ tăng lớn nhỏ này còn tuỳ thuộc vào thông số của
dòng điện sét và điện trở nối đất xung kích của hệ thống. Khi điện áp này
vượt quá giới hạn cho phép thì có thể gây nên nguy hiểm cho các thiết bị điện,
do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt cột thu sét trên các công
trình trong trạm hoặc dây chống sét ở trong trạm.
- Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, ngoài các
yêu cầu về kỹ thuật cần phải chú ý đến vấn đề kinh tế và vấn đề mỹ thuật.
I. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT:

- Với mục đích giảm vốn đầu tư khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
vào trạm biến áp ngoài trời, người ta thường bố trí cột trên các độ cao có sẵn
như cột, xã... đối với trạm 110KV do có mức cách định cao nên các cột thu
sét có thể đặt trực tiếp trên các kết cấu của trạm. Các trụ của các kết cấu trên
đó có đặt các cột thu sét phải là ngắn nhất sao cho dòng điện sét (Is) khuyếch
tán vào đất theo 3 ÷ 4 thanh cái của hệ thống nối đất.
- Đối với trạm 22KV khi bố trí cột thu sét trực tiếp trên xà thì phải tăng
cường cách điện đến câp 110KV, do vậy sẽ có tổn thất về kinh tế. Khi dùng
cột thu sét độc lập thì phải chú ý đến khoàng cách giữa các cột thu sét tới các
bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột đến các thiết bị bảo vệ.
Khi dùng cột đến chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì phải cho dây dẫn
điện đến bảng đèn vào ống chì và chôn dưới đất.

- Để đảm bảo cho cơ giới và chống ăn mòn kim loại cần phải theo đúng quy
định về các loại vật liệu, tiết diện dây khi dùng trên mặt đất và dưới đất.

7
Footer Page 8 of 134.


Header Page 9 of 134.
II. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ THIẾT KẾ TRẠM 110/22KV:

-Trạm có kích thước: 60 x 100m2
-Tổng diện tích trạm: 6000m2
- Chiều cao lớn nhất cần được bảo vệ phía 110KV là 11m phía 22KV là 8m
- Trong trạm có 2 máy biến áp 110/22KV, có 2 lộ đường dây 110KV đi vào
và 5 lộ đường dây 22KV đi ra.
- Trên các lộ 110KV đã có dây chống sét nên các thiết bị của trạm nằm dưới
đoạn đường dây vào trạm đến xà đón dây đều được bảo vệ nên ta thiết kế
chống sét cho phía 110KV có thể không cần tính đến phạm vi này.
- Trong phần thiết kế này ta đưa ra các phương án bố trí cột thu sét để bảo
vệ trạm biến áp ngoài trời theo các yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế sau
đó chọn phương án hợp lý để tính toán.
III - PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CỘT THU SÉT:

1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét (H1-1):
- Bán kính bảo vệ cho độ cao hx là:

8
Footer Page 9 of 134.

Header Page 10 of 134.

rx =

1,6
(h − h x )
hx
1+
h

Trong đó:
h - Là độ cao của cột.
hx - Là độc cao cần bảo vệ.
h - hx = ha - Là chiều cao hiệu dụng của cột.
2
3

Nếu h3 ≤ ht thì λ x = 1,5h(1 −
hx >

hx
)
0,8h

2
⎛ h ⎞
h thì λ x = 0,75⎜1 − x ⎟
h⎠
3
⎝

- Nếu chiều cao của cột h > 30m thì ta phải kể đến hệ số điều chỉnh nghĩa
là:
rx (h > 30m) = rx .P (với P là hệ số hiệu chỉnh)

P=

5,5
h

.

2. Phạm vi bảo vệ của hai cột và nhiều cột thu sét :
- Nếu hai cột có chiều cao bằng nhau: giả sử 2 cột cách nhau một khoảng là
a.
+ Nếu a = 7h thì bất kỳ điểm nào trên mặt đất ở giữa hai cột sẽ được bảo
vệ an toàn.
+ Nếu a = 7h thì cột bảo vệ được độ cao là
h − h0 =

h0
được xác định từ h).
h0

a
a
⇒ h0 = h − .
7
7

+ Ta xem h0 như độ cao một cột và tính phạm vi bảo vệ cho độ cao hx
hx ≤

⎛
h
2
h0 → r0 x = 1,5h0 ⎜⎜1 − x
3
⎝ 0,8h0

hx >

⎛ h
2
h0 → rox = 0,75h0 ⎜⎜1 − x
3
⎝ h0

⎞
⎟⎟
⎠

⎞
⎟⎟
⎠

9
Footer Page 10 of 134.

Header Page 11 of 134.

+ Khi cột thu sét có h> 30 thì h0 = h −

a
7P

Hình 1-2
-Nếu hai cột có độ cao khác nhau:

Hình 1 - 3
- Nếu có nhiều cột: Ta phải xác định cho từng nhóm cột gần nhau (3 hay 4
cột) phối hợp bảo vệ thu sét sao cho đỉnh các cột cùng nằm trên một đường
tròn ngoại tiếp, các cột đó tạo thành một tam giác hoặc đa giác thì phần bên
trong sẽ được bảo vệ hoàn toàn nếu:
10
Footer Page 11 of 134.


Header Page 12 of 134.
D ≤ 8( h − h x ) = 8ha

Trong đó:
D - Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác do các cột tạo thành.
h – Là chiều cao của các cột thu sét.
hx - Là chiều cao của vật cần bảo vệ.

Hình 1- 4
IV. KHOẢNG CÀCH AN TOÀN TRONG KHÔNG KHÍ VÀ ĐẤT.

- Khoảng cách an toàn trong không khí SK.
- Biên độ điện cứ xung (Dmax) trong trường hợp chung xác định theo công
thức:
U max =

[

Im ax
R XK + R 2XK + ( WL ) 2
2

]

( KV )

Trong đó:
Imax - Dòng điện sét tính toán (KA)
RXK - Điện trở xung kích của bộ phận nối đất (R)
L - Độ cảm ứng của dây dẫn từ bộ phận nổi đất đến điểm khảo sát ( μH ) còn
gọi là hệ số điện cảm.

11
Footer Page 12 of 134.


Header Page 13 of 134.

- Khi ta thay Imax = 150 KA; độ bền cách điện của không khí là 500KV/m và
W =

2I ′
KA
với I ′ = 60
thì ta sẽ được công thức tính toán dùng để xác định
Im ax
μS

khoảng cách an toàn cho phép của không khí như sau:

[

]

U max
150
2
=
R XK + R XK
+ (WL) 2 ( KV )
500
500.2
2
⎡
⎛ 2.60 ⎞ ⎤⎥
2
2
= 0,15 ⎢ R XK + R XK
+⎜
L ⎟ = 0,15 R XK + R XK
+ 0,8 L2

⎢
⎝ 150 ⎠ ⎥⎦
⎣
Sx =

[

]

( m)

- Khoảng cách an toàn trong đất Sđ
- Tiêu chuẩn khoảng cách an toàn Sđ được xác định bằng biểu thức sau:
Sđ= a.Rxk
Trong đó:
a- Hệ số phụ thuộc trị số dòng điện sét chọn trong tính toán với Imax = 150
thì a = 0,5.
Rxk- Trị số điện trở tản xung kích của dòng điện sét đi qua bộ phận nối đất
(Ω)
⇒ S d = 0,5R xk

Hình 1- 5

12
Footer Page 13 of 134.


Header Page 14 of 134.
V. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP.

1 - Bố trí các cột thu sét :
2 - Xác định chiều cao hiệu dụng của cột :
- Tìm đường kính D của đường tròn ngoại tiếp đa giác đi qua đỉnh thu cột
sét sao cho diện tích đa giác đó được bảo vệ cho hx, áp dụng toàn trạm. Ta
phải tính độ cao L của cột thu sét: h = hx + ha.
3- Kiểm tra khả năng bảo vệ đối với vật nằm ngoài phạm vi cột
thu sét bảo vệ:
- Tính bán kính bảo vệ của một cột thu sét.
- Tính bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét và tính bán kính r0x
mà h0 bảo vệ được.
- Vẽ khu vực bảo vệ theo kích thước đã tính được.
4. Kiểm tra lại toàn bộ:
- Kiểm tra lại toàn bộ bản vẽ thiết kế nếu có độ cao xà nào đó mà cần bảo vệ
còn nằm ngoài bán kính bảo vệ ro x thì cần phải xem xét lại thiết kế: tăng độ
cao cột hoặc bố trí thêm cột sao cho các độ cao cần được bảo vệ phải nằm
trong phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.
VI. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT:

1. Phương án 1:
Bố trí 10 cột thu sét trong đó có 2 cột thu sét đặt thêm 2 đầu của xà đòn dây
đầu trạm còn 8 cột dựng độc lập
a. Xét các cặp cột:
- Các cặp cột 1 - 2 -10 ta có:

13
Footer Page 14 of 134.


Header Page 15 of 134.

l1−2 = 8(m)
l1−10 = 30(m)
Do tạo thành một tam giác vuông nên:

l 2−10 = 302 + 82 = 31,05(m)
8 + 30 + 31,05
= 31,05 (m )
2
8.30.31,05
D=
= 31 (m )
2 34,53(34,53 − 8)(34,53 − 30)(34,53 − 31,05)
P=

⇒ hh =

D 31
= = 3,88 (m )
8 8

với hx =11m cho nên chiều cao của các cột là :

11+3,88=14,88(m)

Vậy ta chọn chiều cao các cột là 19 (m)
-

Các cột 2 - 3 - 10:

l 2−3 = 30(m )

l 2−10 = 31,05 (m )
l 3−10 = 282 + 30 2 = 41,04 (m )
Do các cột này tạo thành một tam giác thường nên.

30 + 31,05 + 41,04
= 51,05(m )
2
30.31,05.41,05
= 41,21 (m )
D=
2 51,05(51,05 − 30)(51,05 − 31,05)(51,05 − 41,04)
P=

ha =

D 41,21
=
= 5,15 (m )
8
8

Với hh = 11m chiều cao của các cột thu sét là 11+5,15 = 16,15 (m)
Vậy ta chọn chiều cao cột là 19 (m).
- Các cột 3 -4 -10.
14
Footer Page 15 of 134.


Header Page 16 of 134.

l 3−4 = 182 + 30 2 = 34,99(m)
Ta c l 3−10 = 41,04 (m)

l 4−10 = 56 (m)
Do các cột tạo thành một tam giác thường nên:

34,99 + 41,04 + 56
= 66,02(m )
2
34,99.41,04.56
= 56,15(m )
D=
2 66,02(66,02 − 34,99)(66,02 − 41,04)(66,02 − 56)

P=

ha =

D 56,15
=
= 7,02 (m )
8
8

Với hx = 11m ta có chiều cao của các cột là : 11+7,02 = 18,02(m)
Vậy ta chọn chiều cao cột là 19 (m)
- Các cột 4-5-9-10:

l 4−5 = l 9−10 = 30 (m )
l 4−10 = l 5−9 = 56(m )

Do các cột tạo thành hình chữ nhật nên:
D = 30 2 + 56 2 = 63,53(m )
⇒ ha =

D 63,53
=
= 7,94(m )
8
8

Chiều cao của các cột thu sét với hx = 11m là 11+ 7,94 = 18,94m
Vậy ta chọn chiều cao của các cột là :19(m).
- Các cột 5 - 6 -7:

l 5−6 = 33 (m )
l 6−7 = 28(m )
Do các cột tạo thành một tam giác vuông nên:

15
Footer Page 16 of 134.


Header Page 17 of 134.

l 5−7 = 332 + 282 = 43,28(m )
33 + 28 + 43,28
= 52,14(m )
2
33.28.43,28
D=

= 43,28(m )
2 52,14(52,14 − 33)(52,14 − 28)(52,14 − 43,28)
P=

ha =

D 43,28
=
= 5,41(m )
8
8

Với hx = 8m chiều cao của các cột là: 8+ 5,41=13,41(m)
Vậy ta chọn chiều cao của các cột là : 16 (m)
- Các cột 5 - 7 - 9:

l 5−7 = 43,28(m )
l 5−9 = 56(m )
L 7−9 = 282 + 332 = 43,28(m )
Do các cột tạo thành một tam giác nên ta có:

43,28 + 56 + 43,28
= 71,28(m )
2
43,28.56.43,28
= 56,76(m )
D=
2 71,28(71,28 − 43,28)(71,28 − 56)(71,28 − 43,28)

P=

ha =

D 56,76
=
= 7,09(m ).
8
8

Với hx = 8m chiều cao của các cột là: 8+ 7,09 = 15,09(m)
Vậy ta chọn chiều cạo của các cột là: 16(m)
-Các cột 7 - 8 -9:
l 7−8 = 28(m )
l 8−9 = 33(m )
l 7−9 = 43,28(m )

Do tạo thành tam giác thường nên:
16
Footer Page 17 of 134.


Header Page 18 of 134.

28 + 33 + 43,28
= 52,14(m )
2
28.33.43,28
D=
= 43,28(m )
2 52,14(52,14 − 28)(52,14 − 33)(52,14 − 43,28)

P=

⇒ ha =

D 43,28
=
= 5,41(m )
8
8

Với hx = 8m cho nên chiều cao của các cột thu sét là 8+5,41=13,41(m).
Vậy ta chọn chiều cao của các cột là: 16(m).
* Vậy ta xác định được:
+Các cột 1-2-3 -4 -10 cao là 19 m
+Các cột 5 - 6 -7 - 8 -9 cao là: 16m.
b. Xét các cặp cột bao quanh trạm:
- Cặp cột 1 -2:
+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột ở độ cao 19m là:
2
h ⎞
⎛
rx = 1,5h⎜1 − x ⎟ vì h x = 11m < h 1 = 12,67( m )
3
⎝ 0,8h ⎠

11 ⎞
⎛
= 1,5.19⎜1 −
⎟ = 7,88(m )
⎝ 0,8.19 ⎠

+Phạm vi bảo vệ giữa hai cột là:

8
a
= 19 − = 17,86(m )
7
7
⎛
h ⎞
2
vì h x = 11m < h 0 = 11,91( m )
rox = 1,5h o ⎜⎜1 − x ⎟⎟
3
⎝ 0,8h o ⎠

h o = h1 −

11 ⎞
⎛
= 1,5.17,86⎜1 −
⎟ = 6,17(m)
⎝ 0,8.17,86 ⎠
17
Footer Page 18 of 134.


Header Page 19 of 134.

- Cặp cột 2-3:
+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột ở độ cao 19m là 7,88 (m)

+Phạm vi bảo vệ giữa hai cột là:
a
20
= 19 −
= 16,14(m )
7
7
2
h x = 11m > h 0 = 10,76(m )
3
⎛
h ⎞
11 ⎞
⎛
⇒ r0 x = 0,75h 0 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 0,75.16,14⎜1 −
⎟ = 3,86(m )
ho ⎠
⎝ 16,14 ⎠
⎝
ho = h −

vì

- Cặp cột 3-4:
+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột ở độ cao 19m là 7,88m
+Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột là:
34,99
a
= 19 −
= 14(m )

7
7
2
h x = 11m > h 0 = 9,33(m )
3
⎛
h ⎞
⎛ 11 ⎞
r0 x = 0,75h 0 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 0,75.14⎜1 − ⎟ = 2,25(m )
h0 ⎠
⎝ 14 ⎠
⎝

h 0 = h1 −

vì:

- Cặp cột 4-5:
+ Bán kính bảo vệ của cột 4 là 7,88m
Bán kính bảo vệ của cột 5 là:

2
h x = 11m > h 2 = 10,67(m )
3
Vì:
⎛
h ⎞
⎛ 11 ⎞
rx = 0,75h 5 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 0,75.16⎜1 − ⎟ = 3,75(m )
h5 ⎠

⎝ 16 ⎠
⎝
+ Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột: vì 2 cột có độ cao khác nhau nên
bán kính bảo vệ của cột 5 với độ cao hx = 16(m) là:
18
Footer Page 19 of 134.


Header Page 20 of 134.

2
h x = 16m > h 4 = 12,67(m )
3
Vì:
⎛
h ⎞
⎛ 16 ⎞
r4 = 0,75h 4 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 0,75.19⎜1 − ⎟ = 2,25(m )
h4 ⎠
⎝ 19 ⎠
⎝
a ′ = a − r4 = 30 − 2,25 = 27,75( m )

h0 = h5 −

Vì:

27,75
a′
= 16 −

7
7

2
h x = 8m < h o = 8,03(m )
3
⎛
h ⎞
8
⎛
⎞
r0 x = 1,5h 0 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 1,5.12,04⎜1 −
⎟ = 3,06(m)
0
,
8
h
0
,
8
.
12
,
04
⎝
⎠
⎝
0 ⎠

-Cặp cột 5-6:

+ Bán kính bảo vệ của cột 5,6 là 3,75 (m)
+ Phạm vi bảo vệ giữa hai cột:

a
33
= 16 − = 11,29(m)
7
7
⎛ h ⎞
rox = 0,75.h o ⎜⎜1 − x ⎟⎟
h0 ⎠
⎝

ho = h −

2
vì h x = 8m > h o = 7,53 (m )
3

8 ⎞
⎛
⇒ rox = 0,75.11,29⎜1 −
⎟ = 2,47(m)
⎝ 11,29 ⎠
-Cặp cột 6-7:
+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột cao 16m là: 3,75 (m)
+ Phạm vi bảo vệ giữa hai cột:

19
Footer Page 20 of 134.

Header Page 21 of 134.

a
28
= 16 −
= 12(m )
7
7
⎛
h ⎞
rox = 0,75h o ⎜⎜1 − x ⎟⎟
ho ⎠
⎝

h0 = h6 −

2
Vì h x = 8m = h 0 = 8( m )
3

8⎞
⎛
rox = 0,75.12⎜1 − ⎟ = 3 (m)
⎝ 12 ⎠
-Cặp cột 7-8:
+ Bán kính bảo vệ của cột cao 16m là 3,75(m)
+ Phạm vi bảo vệ giữa hai cột:
h0 = h6 −

28
a
= 16 −
= 12( m )
7
7

⎛
h ⎞
rox = 0,75h 0 ⎜⎜1 − x ⎟⎟
h0 ⎠
⎝
2
Vì: h x = 8( m ) = h 0 = 8(m )
3

8⎞
⎛
⇒ rox = 0,75.12⎜1 − ⎟ = 3(m)
⎝ 12 ⎠
- Cặp cột 8- 9:
+Bán kính bảo vệ của các cột ở độ cao 16m là 3,75(m)
+Phạm vi bảo vệ giữa hai cột là:

20
Footer Page 21 of 134.


Header Page 22 of 134.

a
33
= 16 −
= 11,28(m )
7
7
⎛
h ⎞
2
rox = 0,75h o ⎜⎜1 − x ⎟⎟
vi h x = 8m > h o = 7,52(m )
ho ⎠
3
⎝

h o = h8 −

8 ⎞
⎛
= 0,75.11,28⎜1 −
⎟ = 2,46(m )
⎝ 11,28 ⎠

-Cặp cột 9 -10
+ Bán kính bảo vệ của cột 9 cao 16m là 3,75m.
Bán kính bảo vệ của 10 cột cao 19m là 7,88m
+Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột: Vì 2 cột có độ cao khác nhau nên bán kính
bảo vệ của cột 10 với độ cao h h =16m là:
⎛

h ⎞
r10 = 0,75h10 ⎜⎜1 − x ⎟⎟
h10 ⎠
⎝
2
Vì: h x = 16 m > h 10 = 12,67( m )
3

⎛ 16 ⎞
⇒ rox = 0,75.19⎜1 − ⎟ = 2,25(m)
⎝ 19 ⎠
a ′ = a − r10 = 30 − 2,25 = 27,75(m )

h0 = h9 −

a
27,75
= 16 −
= 12,04( m )
7
7

2
Vì: h x = 8m < h 0 = 8,03( m )
3

⎛
h ⎞
8
⎛

⎞
⇒ rox = 1,5h 0 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 1,5.12,04⎜1 −
⎟ = 3,06(m )
⎝ 0,8.12,04 ⎠
⎝ 0,8h o ⎠

-Cặp cột 10 -1:
+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột cao 19m là 7,88(m)
21
Footer Page 22 of 134.


Header Page 23 of 134.

+ Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột:
h 0 = h 10 −

a
30
= 19 −
= 14,71( m )
7
7

2
Vì: h x = 11m > h 0 = 9,8( m )
3

⎛
h ⎞

11 ⎞
⎛
⇒ rox = 0,75h 0 ⎜⎜1 − x ⎟⎟ = 0,75.14,71⎜1 −
⎟ = 2,78(m )
ho ⎠
⎝ 14,71 ⎠
⎝

*Từ các số liệu tính toán trên ta có bảng sau:
Bảng 1-6
STT

Các cặp cột

hx(m)

ho(m)

rox(m)

1

1-2

11

17,86

6,17

2

2-3

11

16,14

3,84

3

3-4

11

14

2,25

4

4-5

8

12,04

3,06

5

5-6

8

11,29

2,47

6

6-7

8

12

3

7

7-8

8

12

3

8

8-9

8

11,28

2,46

9

9-10

8

12,04

3,06

10

10-1

11

14,71

2,78

- Từ bảng số liệu trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của các cột thu sét (theo sơ đồ
bố trí cột thu sét)
22
Footer Page 23 of 134.


Header Page 24 of 134.

23
Footer Page 24 of 134.


Header Page 25 of 134.

2 - Phương án 2:
Bố trí 12 cột thu sét trong đó 2 cột đặt trên xà đơn ở đầu trạm, cột còn
lại đặt độc lập.
a. Xét các cặp cột:
- Cặp cột 1 - 2 - 11
l1−2 = 8(m )

l1−11 = 30( m )

Do các cột tạo thành một tam giác vuông nên:
l 2−11 = 82 + 30 2 = 31,05(m )
8 + 30 + 31,05
= 34,53(m )
2
8.30.31,05
= 31(m )

D=
2 34,53(34,53 − 8)(34,53 − 30)(34,53 − 31,05)
P=

⇒ ha =

D 31
= = 3,88(m )
8 8

Với hx = 11m chiều cao của các cột là: 11+ 3,88 = 14,88 (m)
Vậy ta chọn chiều cao của các cột là 18 (m)
- Các cột 2 -3 -11:

l 2−3 = 30(m )
l 2−11 = 31,05(m )
l 3−11 = 30 2 + 282 = 41,04(m)
Do các cột tạo thành một tam giác cho nên:
30 + 31,05 + 41,04
= 51,05(m )
2
30.31,05.41,04
D=
= 41,21(m )
2 51,05(51,05 − 30)(51,05 − 31,05)(51,05 − 41,04)
P=

⇒ ha =

D 41,21

=
= 5,15(m )
8
8

24
Footer Page 25 of 134.