THIẾT KẾ THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Đoà
n
Min
h
Tu
ấn
THI
ẾT
KẾ
KỸ
TH
UẬ
T
ĐIỆ
N
CA
O
ÁP
201
7

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Đà Nẵng, 05 / 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐIỆN CAO
ÁP

Đà Nẵng, 05 / 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:
II. Nhận xét đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, sáng tạo và ứng dụng của đồ án: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)

……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)
……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
4. NCKH: (nếu có bài báo khoa học hoặc ĐATN là đề tài NCKH: cộng thêm 1đ)
……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
III. Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ)
……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
IV. Đánh giá:
1.Điểm đánh giá:
2.Đề nghị:

/10
Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày tháng năm 201
Người hướng dẫn


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:

II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
Điểm Điểm
tối đa trừ

TT Các tiêu chí đánh giá
Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải
quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao
- Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự
1a
nhiên trong vấn đề nghiên cứu
- Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành
1b
trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô phỏng,
1c
tính toán trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng
1d
dụng trong vấn đề nghiên cứu
1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề
1

80
15
25
10
10
10

2

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng
thực tiễn:
Kỹ năng viết:

2a

- Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích

15

2b

- Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng

5

3

Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

1f

Điểm
còn lại

10
20

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)
- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
- Ý kiến khác:
………………………………………………………………………………………..
- Đề nghị:
Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày
201…

tháng

năm


TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Thiết kế kỹ thuật điện cao áp
Sinh viên thực hiện: Đoàn Minh Tuấn Số thẻ SV: 105120298
Lớp: 12D3
Đề tài có 3 chương với các nội dung chính sau:

Chương 1. Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho trạm biến áp
Các yêu cầu đối với thống chống sét đánh thẳng, chọn phương án bảo vệ chống sét
đánh thẳng cho trạm
Chương 2. Thiết kế hệ thống nối đất
Lý thuyết tính toán nối đất , tính toán nối đất an toàn, nối đất chống sét.
Chương 3. Bảo vệ chống sét đường dây
Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây, tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét
đường dây.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Đoàn Minh Tuấn
Lớp:12D3

Khoa: Điện

Số thẻ sinh viên: 105120298

Ngành: Kĩ Thuật Điện

1. Tên đề tài đồ án:

Thiết kế kỹ thuật điện cao áp
Đề tài thuộc diện: - Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết
quả thực hiện
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

• Điện trở suất của đất đo được

ρ

= 85

m
Điện trở nối đất của cột điện đường dây
Ω

R cột =

- Đường dây dùng 2 dây chống sét mã hiệu

∏C-95

-

Ω

.

10

- Chiều dài khoảng vượt của các đường dây ở các cấp điện áp

khác nhau là :
Lkv220kv = 300m
Lkv110kv = 200m
Lkv35kv = 150m
- Cường độ điện trường cho phép trong không khí và đất là :
Ecpkk = 500KV/m
Ecpđ =
300KV/m
- Biên độ dòng điện sét :
I = 150
KA
- Độ dốc
của dòng điện sét :
a = 25
µ
KA/ s
µ
• Điện cảm đơn vị dài của dây nối đất :
L = 1,7
H/m
- Điện áp 50% bé nhất :
U 50 % =
kV
- Đường dây cấp điện cáp
220kV
• Đường dây dùng dây dẫn
AC - 300
Π
- Dây chống sét dùng
C – 95

- Độ võng của dây dẫn

f=

6,35m
- Đặc tính V-S tra trong sách hướng dẫn Thiết Kế Cao Áp
• Số ngày sét đánh hằng năm là 70 ngày/năm

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1. Tính toán bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm phân phối
2. Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét
3. Tính toán suất cắt đường dây
3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

- Bao gồm 3 bản vẽ
a. Sơ đồ phạm vi bảo vệ chống sét và nối đất trạm phân phối
b.
c.
d.
4. Họ

điện.
Sơ đồ các trường hợp tính suất cắt điện đường dây.
Sơ đồ cột đường dây và đường cong thông số nguy hiểm
Tất cả các sơ đồ dùng khổ A0
Phần/ Nội dung:
tên người hướng dẫn:

TS. Lưu Ngọc An

5. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
6. Ngày hoàn thành đồ án:

Toàn bộ nội dung đồ án tốt
nghiệp
/ / 2017
/ / 2017
Đà Nẵng, ngày
tháng
2017

năm


LỜI NÓI ĐẦU & CẢM ƠN
Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện tại trường đại học Bách
Khoa Đà Nẵng, em cảm thấy một niềm tự hào và động lực to lớn cho sự
phát triển của bản thân trong tương lai. Sau năm năm học đại học, dưới
sự chỉ bảo, quan tâm của các thầy cô, sự nỗ lực của bản thân, em đã
thu được những bài học rất bổ ích.
Chính vì vậy em đã dành thời gian và công sức để hoàn thành đồ án tốt
nghiệp “ Thiết kế kỹ thuật điện cao áp này ”này như một cố gắng để
tổng kết lại kiến thức thu được sau một quá trình học tập và rèn luyện
tại trường cùng với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ
môn, đặc biệt là Thầy Lưu Ngọc An và đến nay em đã hoàn thành
nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp.
Vì thời gian và kiến thức có hạn nên chắc chắn trong quá trình làm
đồ án không tránh khỏi những sai sót kính mong được các thầy cô góp

ý, chỉ bảo để em hoàn thiện kiến thức của mình. Em xin chân thành
cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đã truyền thụ kiến thức cho em, để
em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn TS. Lưu Ngọc An và các
thầy, các cô cùng toàn thể các bạn trong bộ môn Hệ thống điện. Sau
cùng, em xin kính chúc quý thầy cô trong Khoa Điện thật dồi dào sức
khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là
truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.


CAM ĐOAN

Đồ án này do em tự nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy của thầy
giáo hướng dẫn.
Để hoàn thành đồ án này em đã sử dụng những tài liệu ghi trong mục tài liệu tham
khảo ngoài ra không sử dụng bất kì tài liệu tham khảo nào khác mà không được ghi.
Nếu sai em xin chịu mọi hình thức kĩ luật theo quy định của nhà trường và pháp
luật.


MỤC LỤC



DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 2 – 1: Hệ số K phụ thuộc vào (l1/l2)

Bảng 2 – 2: Bảng tính toán chuỗi

Bảng 2 – 3: Bảng tính toán chuỗi

∞

τ ds

∞

τ ds

1 − TK
.e
∑
2
k =1 k
1 − TK
.e
∑
2
k =1 k

Bảng 3- 1: Bảng xác suất hình thành hồ quang

η = f ( Elv ).

Bảng 3- 2: Giá trị Ucđ(a,t) tác dụng lên chuỗi sứ
Bảng 3-3 : Đặc tính phóng điện của chuỗi sứ
Bảng 3-4 : Đặc tính xác suấtt phóng điện
U

Bảng 3-5:Giá trị
Bảng 3-6:Giá trị
Bảng 3-7:Giá trị

Bảng 3-8:Giá trị

dd
cu . dien

( a, t )

ϑ pd

.

.

U cudd.tu (a, t )

I C ( a, t )

.

dI C (a, t )
dt

Bảng 3-9:Giá trị

U C ( a, t )

Bảng 3-10:Giá trị
Bảng 3-11:Giá trị

.

U dcs ( a, t )

U cd (a, t )

.

Bảng 3-12: Đặc tính xác suất phóng điện

ϑ pd

Hình 1- 1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét
Hình 1- 2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau.
Hình 1- 3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét khác nhau


Hình 1- 4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột
Hình 1- 5: Phạm vi bảo vệ của một day thu sét
Hình 1- 6: Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét
Hình 2-1: Sơ đồ đẳng trị của hệ thống nối đất.
Hình 2 – 2: Sơ đồ đẳng trị thu gọn.
Hình 2- 3: Đồ thị hệ số phụ thuộc hình dáng K
Hình 2- 4: Đồ thị dạng sóng của dòng điện sét
Hình 2- 5: Sơ đồ đóng cọc bổ sung
Hình 3- 1: Đồ thị

η = f (E lv ).

Hình 3-2: Sơ đồ cột lộ đơn 220kV
Hình 3-3 : Sơ đồ xác đinh hệ số ngẫu hợp
Hình 3- 4: Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét
Hình 3-5: Đồ thị Ucđ(a,t).
Hình 3-6 : Đường cong nguy hiểm
Hình 3-7: Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét
Hình 3-8: Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện sét khi chưa có sóng
phản xạ
Hình 3-9: Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện sét khi có sóng phản
xạ
Hình 3-10: Đồ thị Ucđ(a,t)
Hình 3-11 : Đường cong nguy hiểm
Hình 3-12 : Đường cong xác suất

va = f (vi )


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU :
Chương 1 : Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét
+ h: độ cao cột thu sét
+ hx: độ cao vật cần bảo vệ
+ h- hx= ha: độ cao hiệu dụng cột thu sét
+ rx: bán kính của phạm vi bảo vệ
+ D : đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các
cột thu sét
+ a – Khoảng cách giữa 2 cột thu sét
Chương 2. Thiết kế hệ thống nối đất

+ RTN: điện trở nối đất tự nhiên
+ RNT: điện trở nối đất nhân tạo
+ Rcs: điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt.
+ Rc: là điện trở nối đất của cột điện
+ R: là điện trở tản của nối đất.
+ K: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất
+ L: chiều dài tổng của điện cực
+ d: đường kính điện cực khi điện cực dùng sắt tròn
+ Rt: điện trở tản của tia hoặc của mạch vòng
+ Rc: điện trở tản của một cọc

ηt
+

: hệ số sử dụng của tia dài hoặc của mạch vòng


ηc
+

: hệ số sử dụng của cọc.

+ Lo: Điện cảm của điện cực trên một đơn vị dài.
+ Go: Điện dẫn của điện cực trên một đơn vị dài
ρ
điện trở suất của đất

ρ tt
+

: điện trở suất tính toán của đất đối với thanh

+ I : Biên độ của dòng điện sét
+ n: Số cọc trong hệ thống
Chương 3. Bảo vệ chống sét đường dây
+ ms: mật độ sét vùng có đường dây đi qua
+ nng. s: số ngày sét trong một năm.
+ h: chiều cao trung bình của các dây dẫn (m).
+ L: chiều dài của đường dây (km).
+ N: tổng số lần sét đánh vào đường dây
+ hc: chiều cao của cột (m).
+

α

: góc bảo vệ (độ).

+ Ni số lần phóng điện
+

ϑ pd

:Xác suất phóng điện

ϑ pd

+ Etb: là cường độ trường trung bình trên tổng chiều dài cách điện
+ ns:là số ngày sét trong một năm
+ h : độ treo cao trung bình của dây dẫn
+ U50%: điện áp phóng điện 50% của chuỗi sứ.

CHỮ VIẾT TẮT:
MBA: Máy biến áp
HTĐ : Hệ thống điện


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM
BIẾN ÁP
1.1. Mở đầu
Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện đường dây và trạm biến áp là một thể thống
nhất. Trong đó trạm biến áp là một phần tử hết sức quan trọng, nó thực hiện nhiệm vụ
truyền tải và phân phối điện năng. Do đó khi các thiết bị của trạm bị sét đánh trực tiếp
thì sẽ dẫn đến những hậu quả rất nghiêm trọng không những chỉ làm hỏng đến các thiết
bị trong trạm mà còn có thể dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn bộ trong một thời
gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản suất điện năng và các ngành kinh tế quốc dân khác.
Do đó việc tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt ngoài trời là
rất quan trọng. Qua đó ta có thể đưa ra những phương án bảo vệ trạm một cách an toàn
và kinh tế. Nhằm đảm bảo toàn bộ thiết bị trong trạm được bảo vệ an toàn chống sét
đánh trực tiếp.
Ngoài việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào các thiết bị trong trạm ta cũng phải
chú ý đến việc bảo vệ cho các đoạn đường dây gần trạm và đoạn đây dãn nối từ xà cuối
cùng của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.
Do đó tùy từng trạm cụ thể mà ta thiết kế hệ thống chống sét phù hợp và đáp ứng
nhu cầu kỹ thuật cũng như kinh tế của trạm.
1.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét đánh thẳng

16

Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

a) Tất cả các thiết bị bảo vệ cần phải được nằm trọn trong phạm vi an toàn của hệ
thống bảo vệ. Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các cấp điện áp mà hệ thống
các cột thu sét có thể được đặt trên các độ cao có sẵn của công trình như xà, cột đèn
chiếu sáng... hoặc được đặt độc lập.
- Khi đặt hệ thống cột thu sét trên bản thân công trình, sẽ tận dụng được độ cao
vốn có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của hệ thống thu sét. Tuy nhiên điều kiện
đặt hệ thống thu sét trên các công trình mang điện là phải đảm bảo mức cách điện cao và
trị số điện trở tản của bộ phận nối đất bé.
+Đối với trạm biến áp ngoài trời từ 110 kV trở lên do có cách điện cao (khoảng
cách các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) nên có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu
của trạm. Tuy nhiên các trụ của kết cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối đất vào hệ
thống nối đất của trạm phân phối. Theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện is
khuyếch tán vào đất theo 3- 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối
đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất nhằm đảm bảo điện trở không quá 4Ω.
+Nơi yếu nhất của trạm biến áp ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây của
MBA. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ MBA thì yêu cầu khoảng cách giữa hai
điểm nối đất vào hệ thống nối đất của hệ thống thu sét và vỏ MBA theo đường điện phải
lớn hơn 15m.
- Khi đặt cách ly giữa hệ thống thu sét và công trình phải có khoảng cách nhất
định, nếu khoảng cách này quá bé thì sẽ có phóng điện trong không khí và đất
b) Phần dẫn điện của hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả
mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.
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:
a) Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.

Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hình
chóp tròn xoay có bán kính xác định bởi công thức.

rx =

1,6
( h − hx )
h
1+ x
h

( 1.1)

Trong đó:
h: độ cao cột thu sét
17


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

hx: độ cao vật cần bảo vệ
h- hx= ha: độ cao hiệu dụng cột thu sét
rx: bán kính của phạm vi bảo vệ
Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng
dạng đơn giản hoá với đường sinh của hình chóp có dạng đường gãy khúc được biểu
diễn như hình vẽ 1.1 dưới đây
Bán kính bảo vệ ở các mức cao khác nhau được tính toán theo công thức sau.

+ Nếu

2
hx ≤ h
3

rx = 1,5.h.(1 -

thì

hx
)
0,8.h

18

( 1.2)


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

+ Nếu
Chú ý:

2
hx > h
3

rx = 0,75.h.(1 thì

hx
)
h

( 1.3)

a
0,2h
h

b
0,8h
c

a'
0,75h

1,5h

R

Hình 1- 1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Các công thức trên chỉ đúng trong trường hợp cột thu sét cao dưới 30m. Hiệu quả
của cột thu sét cao quá 30m 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 nhân với hệ số hiệu
p=

5,5
h

chỉnh p. Với
và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp.
b. Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét.
Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét kết hợp thì lớn hơn nhiều so với tổng
phạm vi bảo vệ của hai cột đơn. Nhưng để hai cột thu sét có thể phối hợp được thì

khoảng cách a giữa hai cột thì phải thoả mãn điều kiện a < 7h ( h là chiều cao của cột ).
Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có cùng độ cao.
- Khi hai cột thu sét có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách a (a < 7h) thì độ
cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét ho được tính như sau:

ho = h-

a
7

( 1 – 4)
Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau.

19


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

R

0,2h
h
ho
0,75h

hx
1,5h

a
rx

r0x

Hình 1- 2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét
giống nhau.
Tính rox:

hx ≤
+ Nếu

2
ho
3

2
hx ≥ ho
3

thì

h
rox = 1,5ho (1 x )
0,8ho
rox = 0,75h
(1o

( 1 .5)

hx
)
ho

+ Nếu
thì
( 1. 6)
Chú ý:
Khi độ cao của cột thu sét vượt quá 30m thì ngoài các hiệu chỉnh như trong phần
chú ý của mục 1 thì còn phải tính ho theo công thức:
ho = h -

a
7p

( 1 – 7)
c. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
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.

20


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

Trước tiên vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h1, sau đó qua đỉnh cột thấp h2 vẽ đường
thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này được
xem là đỉnh của cột thu sét 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’. Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ của
cột 1 với

a' = a − x

x=

1,6(h1 − h2 )
h
1+ 2
h1

( 1 – 8)
1
3

2
0,2h2

h1

h2

1,6h2

ho
a'

0,75h2

x

0,75h1

1,6h1

a

Hình 1- 3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét khác nhau.
d. Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột(số cột >2).
Một nhóm cột sẽ hình thành 1 đa giác và phạm vi bảo vệ được xác định bởi toàn
bộ miền đa giác và phần giới hạn bao ngoài giống như của từng đôi cột
rx
rx

rox

a

rox

a
c

rox

D

b

D

b

Hình 1- 4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột.

Vật có độ cao hx nằm trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét sẽ được bảo vệ
nếu thoả mãn điều kiện:
21


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

≤

D 8. ha = 8. (h - hx) ( 1 – 9)
Với D là đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu sét.
Chú ý: Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh
theo p.

≤

D

8.ha. p= 8. (h - hx).p

( 1 – 10)

1.3.2. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:

a. Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rông của phạm vi bảo vệ phụ
thuộc vào mức cao hx được biểu diễn như hình vẽ.

a
0,2h

b

h

0,8h
a'
c

0,6h

1,2h

2bx

Hình 1- 5: Phạm vi bảo vệ của một day thu sét.
Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có
các hoành độ 0,6h và 1,2h.

+ Nếu

2
hx ≤ ho
3

bx = 1,2.h.(1thì

hx
)
0,8h

22

( 1 - 11)


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

h
bx = 0,6.h.(1
- x)
h

2
hx ≥ ho
3

+ Nếu
thì
( 1 - 12)
Chú ý: Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo
p.
b. Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu sét phải
thoả mãn điều kiện s < 4h.
Với khoảng cách s trên thì dây có thể bảo vệ được các điểm có độ cao.

ho = h -

h
4

( 1 – 13)

Phạm vi bảo vệ như hình vẽ.

R
0,2h

h
ho

hx

s

0,6h

1,2h

bx

Hình 1- 6: Phạm vi bảo vệ của hai dây thu
sét.
Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống của một dây còn phần bên trong được giới
hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai điểm treo dây thu sét và điểm có độ cao

ho = h -

s
4

so với đất.
1.4. Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ

23


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

- Trạm biến áp: Trạm 220kV.
- Tổng diện tích trạm 7520 m2
- Với trạm 220 kV có diện tích là: 7520m2. Độ cao xà cần bảo vệ là 16m và 10,5
m.
1.5. Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp
1. 5. 1. Phương án 1

- Trạm 220kV dùng 10 cột 1,2,3,4,5,6, 7, 8, 9, 10trong đó các cột đều được đặt trên
xà cao 16m
- Vậy:
- Chiều cao tính toán bảo vệ cho trạm 220 kV là hx = 10,5 m và hx = 16 m
- Tính toán độ cao hữu ích của cột thu lôi:
Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi tam giác hoặc tứ giác nào đó thì độ cao
cột thu lôi phải thỏa mãn:
≤

D
≥ 8

D 8. ha hay ha
Trong đó

D: Là đường kínhvòng tròn ngoại tiếp tam giác hoặc tứ giác.

24


Thiết kế kỹ thuật điện cao áp

ha: Độ cao hữu ích của cột thu lôi.
-Phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột bao giờ cũng lớn hơn phạm vi bảo vệ của 1
≤
cột. Điều kiện để hai cột thu lôi phối hợp được với nhau là a 7. h.
Trong đó: a – Khoảng cách giữa 2 cột thu sét.
h – Chiều cao toàn bộ cột thu sét.
Xét nhóm cột 1-2-9 –10 tạo thành hình chữ nhật:
a1-2 = 17m ; a1-19 = 65 m
Nhóm cột này tạo thành hình chữ nhật có đường chéo là:

D=

17 2 + 65 2 = 67,186
≥

(m)

67,186
= 8,4
8

Vậy độ cao hữu ích của cột thu lôi: ha
( m)

Tính toán tương tự cho các đa giác còn lại, kết quả tính toán ta được :
Các đa giác : 1,2,9,10; 2,3,8,9; 3,4,7,8; 4,5,6,7 có đường kính đường tròn ngoại
tiếp là 67,186 m và ha= 8,4 m
Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp.
Sau khi tính toán độ cao tác dụng chung cho các nhóm cột thu sét, ta chọn độ cao
tác dụng cho toàn trạm như sau:
- Trạm 220Kv có hmax = 8,4m nên ta chọn ha = 9m.
Tính độ cao của cột thu sét.
h = h a + hx
Độ cao tác dụng ha = 9m.
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ hx = 16m.
Do đó, độ cao các cột thu sét phía 220kV là:
h = ha + hx = 9 + 16 = 25 ( m).
- Bán kính bảo vệ của cột thu sét ở các độ cao bảo vệ tương ứng:
Bán kính bảo vệ của các cột 25 m
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m.
h x = 10,5m <

2
2
h = .25 = 16, 67 m
3
3

Nên

25