Đồ án hệ thống điện hoàng chung nam

Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

PHẦN I
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP
220kV VĨNH YÊN

SVTH: Hoàng Chung Nam

1

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

CHƢƠNG I
HIỆNTƢỢNG DÔNGSÉTVÀẢNHHƢỞNGCỦANÓ ĐẾN HỆ THỐNG
ĐIỆN VIỆTNAM
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm nhà máy điện,
đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó trạm biến áp, đường dây
là các phần tử có số lượng lớn và khá quan trọng. Trong quá trình vận hành các
phần tử này chịu ảnh hưởng rất nhiều sự tác động của thiên nhiên như: mưa, gió,
bão và đặc biệt nguy hiểm khi bị ảnh hưởng của sét. Khi có sự cố sét đánh vào trạm
biến áp hoặc đường dây sẽ gây hư hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn tới việc gián
đoạn cung cấp điện và gây thiệt hại lớn tới nền kinh tế.
Để nâng cao mức độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu chi phí thiệt hại và nâng
cao độ an toàn khi vận hành chúng ta phải tính toán và bố trí bảo vệ chống sét cho

hệ thống điện.
1.1.Hiệntƣợngdôngsét
1.1.1.Giảithíchhiệntƣợng
Dông là hiện tượng thời tiết của tự nhiên kèm theo sấm, chớp xảy ra. Cơn dông
được hình thành khi có khối khí nóng ẩm chuyển động thẳng. Cơn dông có thể kéo
dài từ 30 phút đến 12 tiếng và có thể trải rộng từ vài chục đến vài trăm km.
Trong giai đoạn đầu phát triển của cơn dông, khối không khí nóng ẩm chuyển
động thẳng đứng trong đám mây. Sự phân bố điện tích trong mây dông khá phức
tạp. Khảo sát thực nghiệm cho thấy, thông thường mây dông có kết cấu như sau:
vùng điện tích âm chính nằm ở khu vực độ cao 6 km, vùng điện tích dương ở phần
trên đám mây ở độ cao 8-12km và một khối điện tích dương nhỏ phía dưới chân
mây. Khi các vùng điện tích đủ mạnh sẽ xảy ra phóng điện sét.
Quá trình phóng điện sét có thể là phóng điện giữa các đám mây với nhau hoặc
giữa đám mây với đất, hiện tượng phóng điện từ đám mây mang điện tích âm sang
đám mây mang điện tích dương. Quá trình phóng điện sét mây – mây sẽ dừng khi
hai đám mây trung hòa hết điệntích.
Khoảng 80% số trường hợp phóng điện sét mây – đất thì các đám mây đều tích
điện âm.
Khi các đám mây được tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cường độ
điện trường lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là giai
đoạn phóng điện tiên đạo. Tia tiên đạo là môi trường Plasma có điện tích lớn. Tốc
độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo ở lần phóng đầu tiên khoảng 1,5.10 7cm/s.
Ở các lần phóng điện tiếp theo sẽ nhanh hơn có thể đạt tới 20.108cm/s, trung bình
mỗi đợt sét có khoảng 3 lần phóng điện liên tiếp bởi trong đám mây có thể hình
thành nhiều trung tâm điện tích. Dưới mặt đất do hiệu ứng bề mặt mà tập trung
nhiều điện tích dương. Nếu điện tích ở dưới mặt đất đồng đều (điện trở suất tại mọi
điểm đều như nhau) thì tia tiên đạo phát triển theo hướng vuông góc với mặt đất.
Nếu điện trở suất ở các vị trí khác nhau thì điện tích dương tập trung ở những nơi có
điện trở suất nhỏ và đây cũng là mục tiêu của tia tiên đạo, đó cũng là tính chọn lọc
của phóng điệnsét.

SVTH: Hoàng Chung Nam

2

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

tia tiên đạo
Hình thành khu
vực ion hóa
mãnh liệt

Địa điểm phụ
thuộc điện trở
suất

Dòng của
phóng điện
ngược

Hoàn thành
phóng điện sét

Hình 1.1Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét
Tia tiên đạo càng gần mặt đất thì cường độ điện trường càng lớn, quá trình ion

hóa càng mãnh liệt tạo nên nhiều thác điện tử và có thể có dòng phóng điện ngược
từ mặt đất lên với tốc độ 1,5.109 – 1,5.1010 cm/s. Trong giai đoạn này điện tích của
mây sẽ theo dòng Plasma xuống đất tạo nên dòng ở nơi sét đánh. Như vậy quá trình
phóng điện chuyển từ phóng điện tiên đạo sang phóng điện ngược và dòng điện tích
dương sẽ giảm dần điện thế đám mây tới trị số 0 và lúc này quá trình phóng điện kết
thúc.
1.1.2. Tình hình dông sét ở ViệtNam
Việt Nam là một trong những nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dông sét khá
mạnh. Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nước Việt Nam có một đặc
điểm và mùa dông sét khác nhau:
Ở miền Bắc mùa dông sét tập trung trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9, số
ngày dông dao động từ 70 đến 110 ngày trong một năm và số lần dông từ 150 đến
300 lần, như vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 đến 3 cơn dông. Vùng dông
sét nhiều nhất ở miền Bắc là Móng Cái. Tại đây hàng năm có từ 250 đến 300 lần
dông tập trung trong khoảng 100 đến 110 ngày. Tháng nhiều dông sét nhất là các
tháng 7, tháng 8. Một số vùng có địa hình thuận lợi thường là khu vực chuyển tiếp
giữa vùng núi và vùng đồng bằng, số trường hợp dông sét cũng lên tới 200 lần, số
ngày dông sét lên đến 100 ngày trong một năm. Các vùng còn lại có từ 150 đến 200
cơn dông mỗi năm, tập trung trong khoảng 90 đến 100 ngày.
Vùng phía Bắc duyên hải Trung Bộ là khu vực tương đối nhiều dông sét trong
tháng 4, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/tháng, tháng nhiều
dông sét nhất (tháng 5) quan sát được 12 đến 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/tháng,
Bồng Sơn 16 ngày/tháng...), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa
(tháng 10) dông sét còn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ 2 đến 5 ngày dông sét.

SVTH: Hoàng Chung Nam

3

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền

Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dông sét
nhất, thường chỉ có trong tháng 5, số ngày dông sét khoảng 10 ngày/tháng như Tuy
Hoà 10 ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng.
Ở miền Nam, khu vực nhiều dông sét nhất là ở đồng bằng Nam Bộ từ 120 đến
140 ngày/năm, như ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129
ngày/năm. Mùa dông sét ở miền Nam dài hơn mùa dông sét ở miền Bắc đó là từ
tháng 4 đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 11) có
số ngày dông sét đều quan sát được trung bình có từ 15 đến 20 ngày/tháng, tháng 5
là tháng nhiều dông sét nhấttrung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng như ở thành
phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23ngày.
Ở khu vực Tây Nguyên, mùa dông sét ngắn hơn và số lần dông sét cũng ít hơn,
tháng nhiều dông sét nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát được khoảng 15 ngày dông ở
Bắc Tây Nguyên, 10 đến 12 ngày ở Nam Tây Nguyên, KonTum 14 ngày, Đà Lạt 10
ngày, Plêiku 17 ngày.
Bảng 1.1: Thông số dông sét của một số vùng
Số ngày dông Số giờ dông Mật độ sét
Tháng
trung bình trung bình( trung bình nhiềudôngs
(ngày/năm)
giờ/năm)
étnhất

Vùng
Miền núi trung du Bắc Bộ

61,6

219,1

6,33

7

44

95,2

3,55

5; 8

Cao nguyên miền Trung

47,6

126,21

3,31

5; 8

Đồng bằng ven biển Nam

81,1

215,6

6,47

8

Đồng bằng miền Nam

60,1

89,32

5,17

5; 9

Ven biển miền Trung

Bộ

Bảng 1.2: Số ngày dông sét trong các tháng ở một số vùng
ThángĐịa
điểm

1

2

3

4

5

6

12

Cả
năm

7

8

9

10

11

0,5 0,0 94

PHÍA BẮC
Cao Bằng

0,2 0,6 4,2 5,9

12

17

20

19

10

11

Bắc Cạn

0,1 0,3 3,0 7,0

12

18

20

21

10

2,8 0,2 0,1 97

Lạng Sơn

0,2 0,4 2,6 6,9

12

14

18

21

10

2,8 0,1 0,0 90

Móng Cái

0,0 0,4 3,9 6,6

14

19

24

24

13

4,2 0,2 0,0 112

Hồng Gai

0,1 0,0 1,7 1,3

10

15

16

20

15

2,2 0,2 0,0 87

Hà Giang

0,1 0,6 5,1 8,4

15

17

22

20

9,2 2,8 0,9 0,0 102

SVTH: Hoàng Chung Nam

4

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

SaPa

0,6

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

2,6 6,6

12

13

15

16

18

7,3 3,0 0,9 0,3 97

Lào Cai

0,4 1,8 7,0

10

12

13

17

19

8,1 2,5 0,7 0,0 93

Yên Bái

0,2 0,6 4,1 9,1

15

17

21

20

11

4,2 0,2 0,0 104

Tuyên Quang 0,2 0,0 4,0 9,2

15

17

22

21

11

4,2 0,5 0,0 106

Phú Thọ

0,0 0,6 4,2 9,4

16

17

22

21

11

3,4 0,5 0,0 107

Thái Nguyên 0,0 0,3 3,0 7,7

13

17

17

22

12

3,3 0,1 0,0 97

Hà Nội

0,0 0,3 2,9 7,9

16

16

20

20

11

3,1 0,6 0,9 99

Hải Phòng

0,0 0,1 7,0 7,0

13

19

21

23

17

4,4 1,0 0,0 111

Ninh Bình

0,0 0,4 8,4 8,4

16

21

20

21

14

5,0 0,7 0,0 112

Lai Châu

0,4 1,8

13

12

15

16

14

14

5,8 3,4 1,9 0,3 93

Điện Biên

0,2 2,7

12

12

17

21

17

18

8,3 5,3 1,1 0,0 112

Sơn La

0,0 1,0

14

14

16

18

15

16

6,2 6,2 1,0 0,2 99

Nghĩa Lộ

0,2 0,5 9,2 9,2

14

15

19

18

10

5,2 0,0 0,0 99

Thanh Hoá

0,0 0,2 7,3 7,3

16

16

18

18

13

3,3 0,7 0,0 100

Vinh

0,0 0,5 6,9 6,9

17

13

13

19

15

5,6 0,2 0,0 95

Con Cuông

0,0 0,2

13

17

14

13

20

14

5,2 0,2 0,0 103

Đồng Hới

0,0 0,3 6,3 6,3

15

9,6 9,6

11

5,3 0,3 0,0 70

Cửa Tùng

0,0 0,2 7,8 7,8

18

7,
7
10

12

12

5,3 0,3 0,0 85

13

12

PHÍA NAM
Huế

0,0

0,2 1,9

4,9

10

6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0

41

Đà Nẵng

0,0

0,3 2,5

6,5

14

11

9,3

8,9 3,7 0,5 0,0

69

Quảng Ngãi

0,0

0,3 1,2

5,7

10

13

9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0

59

Quy Nhơn

0,0

0,3 0,6

3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0

43

Nha Trang

0,0

0,1 0,6

3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1

39

Phan Thiết

0,2

0,0 0,2

4,0

13

7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2

59

Kon Tum

0,2

1,2 6,8

10

14

8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0

58

SVTH: Hoàng Chung Nam

5

12

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Plêiku

0,3

1,7 5,7

12

16

9,7 7,7 8,7

9,0 2,0 0,1

90

Đà Lạt

0,6

1,6 3,2

6,8

10

8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1

52

Blao

1,8

3,4

11

13

10

5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0

70

Sài Gòn

1,4

1,0 2,5

10

22

19

138

17

16

17

19

15

11

2,4

Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nước phải chịu nhiều ảnh hưởng của dông sét,
đây là điều bất lợi cho hệ thống điện, đòi hỏi ngành điện phải đầu tư tốt vào các
thiết bị chống sét, đồng thời phải chú trọng khi tính toán thiết kế các công trình
điện để hệ thống điện vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và
tincậy.
1.2.Ảnhhƣởngcủadôngsétđếnhệthốngđiện
Khi có sét, biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA, đây là nguồn sinh nhiệt
vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua. Thực tế đã có dây tiếp địa do phần nối đất
không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị nóng chảy và đứt, thậm chí có cách
điện bằng sứ khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ và chảy ra như nhũ thạch. Phóng
điện sét còn kèm theo việc di chuyển trong không gian lượng điện tích lớn, do đó
tạo ra điện từ trường rất mạnh, đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị
điện tử, ảnh hưởng của nó rất rộng, ở cả những nơi cách xa hàng trămkm.
Bảng 1.3 Tình hình sự cố lưới điện miền Bắc từ năm 1987-2009
Loại sự cố năm

Dưới 220kV
Tổng số

Đường dây Phả Lại-Hà Đông

Vĩnh cửu

Tổng số

Vĩnh cửu

Do sét
1

1987

2

1

2

1

1989

2

5

5

2

1996

24

3

6

2

1

2000

25

4

2

1

1

2004

30

2

3

1

1

2009

19

4

4

4

3

Tổng số

106

16

22

11

8

1

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc xuống mặt đất gần khu vực đường dây
có đi qua sẽ sinh ra sóng điện từ truyền theo dọc đường dây, gây nên quá điện áp tác
dụng lên cách điện của đường dây. Khi cách điện của đường dây bị phá hỏng sẽ gây
nênngắnmạchpha-đấthoặcngắnmạchpha-phabuộccácthiếtbịbảovệđầuđường dây phải
làm việc. Với nhữngđường dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt cắt có thể gây
mất ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tự động ở các nhà máy điện làm việc không
nhanh có thể dẫn đến rã lưới. Sóng sét còn có thể truyền từ đường dây vào trạm
biến áp hoặc sét đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện
của trạm biến áp, điều này rất nguy hiểm vì nó tương đương với việc ngắn mạch
SVTH: Hoàng Chung Nam

6

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng. Mặt khác, khi có phóng điện sét vào
trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì
cách điện của máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt hại vô cùnglớn.
Trong tổng số sự cố vĩnh cửu của đường dây 220kV Phả Lại - Hà Đông nguyên
nhân do sét là 8/11 chiếm 72%. Vì đường dây Phả Lại-Hà Đông là đường dây quan
trọng của miền Bắc nên lấy kết quả trên làm kết quả chung cho sự cố lưới điện toàn
miền Bắc.
Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố
lưới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe doạ hoạt động của hệ thống
điện.

1.3. Vấn đề chốngsét
Ảnh hưởng của sét là rất lớn tới các công trình xây dựng nói chung và các công
trình điện nói riêng. Do đó vấn đề chống sét cho các công trình là đặc biệt cần thiết
và quan trọng, nhằm hạn chế ảnh hưởng do sét gây ra. Để làm được điều đó, người
ta đặt các cột thu sét cho các công trình để thu dòng sét xuống đất. Đối với các
đường dây tải điện trên không, do khoảng cách đường dây là rất lớn, trải dài trên
nhiều vùng địa hình nên ta sử dụng dây chống sét để chống sét cho đường dây tải
điện. Ngoài ra ta còn sử dụng các thiết bị chống sét như chống sét van, chống sét
ống... để hạn chế tác động của dòng sét cho các thiết bị, tránh được các hậu quả
nghiêm trọng có thể xảy ra.
Kết luận: Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của
dông sét tới hệ thống điện, ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho đường dây tải
điện và trạm biến áp là rất cần thiết. Vì vậy, việc đầu tư nghiên cứu chống sét đúng
mức rất quan trọng nhằm giảm thiểu thiệt hại do dông sét gây ra, nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện trong vận hành hệ thống điện.

SVTH: Hoàng Chung Nam

7

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

CHƢƠNG II
BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN ÁP
220KV VĨNH YÊN

2.1. Khái niệmchung
Đối với trạm biến áp 220 kV thì với các thiết bị đặt ngoài trời, khi có sét đánh
trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nghiêm trọng, làm hư hỏng các thiết bị
điện, có thể phải ngừng cung cấp điện năng trong một thời gian dài làm ảnh hưởng
đến sản xuất và gây ra những chi phí tốn kém cho ngành điện, ảnh hưởng đến nền
kinh tế quốc dân. Do vậy, trạm biến áp thường có yêu cầu bảo vệ khácao.
Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta thường
dùng hệ thống cột thu lôi, dây thu lôi. Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện
tích để định hướng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra các khu vực an
toàn bên dưới hệ thống này.
Hệ thống thu sét phải gồm 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 nhỏ để tản dòng điện sét một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho
khi dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để gây
phóng điện ngược đến các thiết bị khác gầnđó.
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 đảm bảo các yêu cầu về kỹ
thuật, mỹ thuật.
2.2. Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trựctiếp
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm gọn trong phạm vi bảo vệ an toàn
của hệ thống bảo vệ. Ở đây, hệ thống bảo vệ trạm 220 kV ta dùng hệ thống cột thu
lôi hoặc dây thu lôi, hệ thống này có thể đặt ngay trên bản thân công trình hoặc độc
lập tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể.
Đặt hệ thống thu sét trên bản thân công trình sẽ tận dụng được độ cao của phạm
vi bảo vệ và sẽ giảm được độ cao của cột thu lôi. Nhưng mức cách điện của trạm
phải đảmbảoantoàntrongđiềukiệnphóngđiệnngượctừhệthốngthusétsangthiếtbị, dòng
điện sét sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điện
cảm của cột, phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệ thống
thu sét đến các phần tử mang điện trong trạm khi mức cách điện không đủ lớn. Do
đó điều kiện để đặt cột thu lôi trên hệ thống các thanh xà của trạm là mức cách điện

cao và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ.
Đối với trạm biến áp có điện áp từ 110 kV trở lên có mức cách điện khá cao (cụ
thể khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) do đó có thể đặt các
cột thu lôi trên các kết cấu của trạm và trên các kết cấu đó có đặt cột thu lôi phải
được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét khuếch tán vào đất theo 3 đến 4 thanh cái
của hệ thống nối đất, mặt khác phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở
nốiđất.
Khâu yếu nhất trong trạm biến áp ngoài trời điện áp từ 110 kV trở lên 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 hệ thống của cột thu lôi và điểm nối vào hệ thống
nối đất của vỏ máy biến áp là phải lớn hơn 15m theo đườngđiện.
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt
SVTH: Hoàng Chung Nam

8

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

khi có dòng điện sét chạyqua.
Đối với cấp điện áp 110 kV trở lên cần phải chú ý:

Ở nơi các kết cấu đó có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có
nối đất bổ sung (dùng nối đất bổ sung) nhằm đảm bảo điện trở khuyếch tán không
được quá 4𝛺 (ứng với tần số côngnghiệp).


Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu
lôi và bộ phận mang điện không được bé hơn độ dài chuỗisứ.
Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấp điện
áp 110kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện. Khi dùng cột thu lôi độc lập thì
cần phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi đến các bộ phận của trạm để tránh
khả năng phóng điện từ cột thu lôi đến các vật cần được bảovệ.
Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn điện
phải được cho vào ống chì và chôn trong đất.Có thể nối dây chống sét vào hệ thống
nối đất của trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của điểm nối đất ấy đến điểm
nối đất của máy biến áp lớnhơn15m.
2.3. Lý thuyết để tính phạm vi bảovệ của cột thu sét và dây chống sét
2.3.1. Tính toán chiều cao cột thulôi
Độ cao cộtthulôi:
h = hx +ha
Trong đó:
hx : là độ cao công trình cần bảo vệ
ha : là độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng nhóm cột cụ thể.
2.3.2. Phạm vi bảo vệ của một cột thulôi
Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi có độ cao là h tính cho độ cao h x là một hình
chóp tròn xoay có đường sinh được xác định như sau:
rx 

1, 6
(h  hx )
hx
1
h

Hình 2.1: Phạm vi bảo vệ cho một cột thu lôi

SVTH: Hoàng Chung Nam

9

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Trongđó:

h: chiều cao cột thulôi.
hx: chiều cao cần được bảovệ.
(h-hx) = ha: chiều cao hiệudụng.
Trong tính toán, đường sinh được đưa về dạng đường gãy khúc ABC được xác
định như sau:

A

0,8h

B
hx

2h
3

h

C
1,5h

0,75h

0,75h

1,5h

rx
O
Hình 2.2: Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi (đường sinh gấp khúc)
Trong đó:
AB: đường thẳng nối từ đỉnh cột đến điểm trên mặt đất cách xa chân cột
một khoảng là0,75h.
BC: là đường thẳng nối 1 điểm có độ cao trên thân cột là 0,8h đến 1 điểm
trên mặt đất cách chân cột là1,5h.
Bán kính bảo vệ rx được tính như sau:
Các công thức trên chỉ để sử dụng cho hệ thống thu sét có độ cao h < 30m. Khi
h>30mtacần hiệuchỉnh cáccôngthứcđótheo hệsốp,với p 

5,5
h

2.3.3. Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi
2.3.3.1. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi
a. Hai cột thu lôi có độ cao bằngnhau
Xét 2 cột thu lôi có độ cao bằng nhau h1 = h2 = h, cách nhau 1 khoảng a.
- Khi a = 7h thì mọi vật nằm trên mặt đất ở khoảng giữa 2 cột không bị sét

đánhvào.
- Khi a < 7h thì khoảng giữa 2 cột sẽ bảo vệ được cho độ cao lớn nhất h 0được
xác định như sau:
h0  h 

SVTH: Hoàng Chung Nam

10

a
7

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
O
R
h1

h2
h0
0,8h 2
0,8h 0

0,8h 1

hx

1,5h1

0,75h1 1,5h0 O1 0,75h0

O

rx0

rx1

a

O2

0,75h2

1,5h2

rx2

Hình 2.3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao bằng nhau
Xét phạm vi bảovệ:

Phần ngoài: giống như phạm vi bảo vệ của từng cột độclập.

Phần giữa: cung tròn đi qua 3 đỉnh cột 1, 2, 3 (điểm 3 là điểm đặt cột
giả tưởng có độ caoh0).
Tính toán phạm vi bảovệ:

Bán kính bảo vệ của từng cột: rx1 = rx2 =rx




Bán kính bảo vệ giữa hai cột:r0x
Độ cao lớn nhất bảo vệ được giữa hai cột:
2
3

Nếu hx  ho thì ro  1,5ho  ho (1 
2
3

Nếu hx  ho thì ro  0, 75ho (1 

hx
)  1,5 h o  1,875hx
0,8ho

hx
)  0, 75( ho  hx )
ho

Các công thức trên được áp dụng khi hệ thống chống sét có độ cao nhỏ hơn
30m. Nếu hệ thống chống sét có độ cao lớn hơn hoặc bằng 30m thì các công thức
cũng cần được hiệu chỉnh theo hệ số p đã nêu ở mục trên.
b. Hai cột thu lôi có độ cao khácnhau
Xét 2 cột thu lôi có độ cao là h1 và h2, cách nhau 1 khoảng a được bố trí như
hình vẽ:

SVTH: Hoàng Chung Nam

11

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
O

h2

R
h1
h0

hx

rx2
rx1

x

r0x
a
a‟

O1

O

O3 O2

Hình 2.4:Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có độ cao khác nhau
Xác định phạm vi bảovệ:

Phần ngoài: giống như phạm vi bảo vệ của từng cột độclập.

Phần trong: từ đỉnh cột h1 dóng đường thằng nằm ngang cắt phạm vi bảo
vệ của cột h2 tại 3‟, với 3‟ là vị trí đặt cột giả tưởng có độ cao làh1.

Phần giữa: giống như của hai cột có độ cùng độ caoh1.
Tính toán phạm vi bảovệ:

Tính bán kính bảo vệ từng cột rx1,rx2.

Tính bán kính bảo vệ giữa hai cột rox.

Khoảng cách giữa cột thấp và cột giả tưởng3
a‟ = a – x ( trong đó x là bán kính bảo vệ của cột cao h2 cho cột giả tưởng có độ
caoh1).
+

Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa 1,3‟: h01-3‟ = h1 -

𝑎′
7

2.3.3.2. Phạm vi bảo vệ cho nhiều cột thu lôi

Với những công trình có mặt bằng rộng lớn, nếu chỉ sử dụng một hoặc một vài
cặp cột thì sẽ gây khó khăn cho việc thi công lắp đặt vì độ cao của cột sẽ rất lớn. Do
đó ta cần sử dụng nhiều cột thu sét để giảm độ cao của cột. Phần ngoài của phạm vi
bảo vệ được xác định như từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách a<7h). Không cần vẽ
phạm vi bảo vệ bên trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét mà chỉ cần kiểm tra
điều kiện antoàn.

SVTH: Hoàng Chung Nam

12

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

1

rx12

1

rx12
rx

rx
2

rx14
2
D<8ha

D<8h a
rx13
4

rx23

rx23

3
rx34

3
Hình 2.5: Phạm vi bảo vệ của nhóm 3 và 4 cột thu lôi có độ cao bằng nhau
Vật có độ cao hx nằm trong đa giác được bảo vệ nếu thoả mãn điều kiện:
D 8(h - hx ) = 8ha
Trong đó:
D: đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác được tạo bởi các cột
thulôi.
h: độ cao của cột thusét.
hx: độ cao của vật cần được bảovệ.
ha = h – hx: là độ cao hiệudụng.
Ta cũng cần phải kiểm tra điều kiện an toàn cho từng cặp cột đặt gần nhau và
nếu độ cao cột thu sét vượt quá 30m thì phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh p.
2.3.4 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét
2.3.4.1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét
Phạm vi bảo vệ của dây chống sét là một dải rộng. Chiều rộng của phạm vi bảo

vệ phụ thuộc vào mực cao hx được biểu diễn như hình vẽ:
a
0,2h

h

0,8h
a‟
1,2h

0,6h

𝑏𝑥

Hình 2.6: Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét
SVTH: Hoàng Chung Nam

13

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây chống sét tương tự cột
thu sét ta có các hoành độ 0,6h và 1,2h.
2
hx

 Nếu hx ≤ ho thì bx = 1,2 h ( 1)
0,8 h
3
2
hx
 Nếu hx ≥ ho thì bx =0,6 h ( 1- )
ℎ
3
Chú ý: Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu
chỉnh theo p
2.3.4.2. Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét
Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây chống sét thì khoảng cách giữa hai dây chống
sét sẽ phải thỏa mãn điều kiện s ≤ 4h.
Với khoảng cách s trên thì dây có thể bảo vệ được các điểm có độ cao:
ho = h -

s
4

Phạm vi bảo vệ như hình vẽ

0,2h

h
ho
0,6h

hx
1,2h

s
bx

Hình 2.7: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 chống sét và điểm có độ
cao
𝑠

ho = h - so với đất.
4

2.4 Các phƣơng án bố trí cột thu lôi và dây thu sét
- Trạm bién áp 220kV/110kV Vĩnh Yên gồm 4 máy biến áp TN1, TN2, AT1,
AT2.
- Các xà phía 110kV cao 11m, các xà phía 220kV cao 17 m.
- Mặt bằng trạm và bố trí thiết bị như hình vẽ:

SVTH: Hoàng Chung Nam

14

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Hình 2.8:Mặt bằng trạm và sơ đồ bố trí thiết bị trạm 220kV Vĩnh Yên

Ta chia trạm thành 2 thành phần:
+ Từ xà máy biến áp AT1, AT2 trở về phía 220kV ta coi là khu vực 220, độ
cao cần bảo vệ là hx = 17 m
+ Từ xà máy biến áp AT1, AT2 trở về phía 110kV ta coi là khu vực 110, độ
cao cần bảo vệ là hx = 11 m
Trình tự tính toán:
+ Khảo sát mặt bằng trạm và chọn vị trí đặt cột thu lôi hoặc dây thu sét
+ Tính chiều cao hiệu dụng lớn nhất của từng phía: ha max
+ Tính chiều cao cột thu lôi các phía: h = hx + ha max
+ Tính phạm vi bảo vệ và kiểm tra
2.4.1 Phƣơng án 1: sử dụng cột thu lôi
2.4.1.1 Bố trí các cột thu lôi
Phương án bố trí các cột thu lôi được thể hiện như hình vẽ 2.9
+ Phía 110kV bố trí 15 cột, trong đó có 4 cột độc lập (cột 1, cột13, cột 14, cột
24) và còn lại 12 cột trên xà 11m (từ cột 2†12)
+ Phía 220kV bố trí 9 cột, cột 15÷23.
SVTH: Hoàng Chung Nam

15

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Hình 2.9: Sơ đồ bố trí các cột thu sét Phương án 1
2.4.1.2 Tínhtoánchophƣơngán1
a. Tính độ cao tác dụng của các cột thusét

Để tính được độ cao tác dụng của các cột thu sét ta phải xác định được đường
kính đường tròn ngoại tiếp các đa giác đi qua chân các cột là D.
Độ cao tác dụng phải thỏa mãn điều kiện:

ha 

D
8

Phía 110kV
Các cột 15,16,17 ,24 và các cột từ 1†14 chia phía 110kV thành 6 hình chữ nhật
và 8 tam giác.
- Xét nhóm cột (1,2,7,8) tạo thành hình chữ nhật có kích thước:
+ Chiều dài (cạnh 1-2, 7-8): a = 30m
+ Chiều rộng (cạnh 1-7, 2-8): b = 22,5m
Đường kính đường tròn ngoại tiếp đi qua chân các cột thu sét trên là:

SVTH: Hoàng Chung Nam

16

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

D = 𝑎2 + 𝑏 2 = 302 + 22,52 = 37,5m
Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột trên là: ha ≥

𝐷
8

=

37,5

= 4,689m

8

- Xét nhóm cột (8,14,15) tạo thành hình tam giác có kích thước:
+ Cạnh 8-14 : a = 35,5m
+ Canh 14-15: b = 20m
+ Cạnh 8-15 : c = 40,746m
Nửa chu vi tam giác trên là: p =

𝑎+𝑏+𝑐
2

=

35,5+20+40,746
2

= 48,123m

Đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác đi qua chân các cột thu sét là:
D=

𝑎 .𝑏.𝑐
2. 𝑝. 𝑝−𝑎 . 𝑝−𝑏 .(𝑝 −𝑐)

=

35,5.20.40,746
2. 48,123. 48,123−35,5 . 48,123−20 .(48,123−40,746)

= 40,746m.
Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột trên là: ha ≥

𝐷
8

=

40,746
8

= 5,093m

Tính toán tương tự cho các đa giác còn lại ta có bảng sau:
Đa giác

a(m)

b(m)

c(m)

p(m)

D (m)

ℎ𝑎 (m)

1,2,7,8

30

22.5

-

-

37.5

4.688

2,3,8,9

30

22.5

-

-

37.5

4.688

3,4,9,10

30

22.5

-

-

37.5

4.688

4,5,10,11

30

22.5

-

-

37.5

4.688

5,6,11,12

20

22.5

-

-

30.104

3.763

7,8,13,14

30

35.5

-

-

46.478

5.810

ℎ𝑎𝑚𝑎𝑥

5.81
8,14,15

35.5

20

40.746

48.123

40.666

5.093

8,9,15

30

40.746

36.882

53.814

42.332

5.291

9,15,16

34

36.882

42.852

56.867

44.52

5.565

9,10,16

30

42.852

36.004

54.428

43.46

5.432

10,16,17

34

36.004

45.214

57.609

45.855

5.732

SVTH: Hoàng Chung Nam

17

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

10,11,17

30

45.214

35.556

55.385

45.286

5.661

11,12,17

20

35.556

41.764

48.66

41.83

5.229

12,17,24

25

41.764

24.315

45.54

46.365

5.796

Bảng 2.1: Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 1
Nhận xét:
Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của nhóm cột này là ha max = 5,810m
Do độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 110kV là hx = 11m nên chiều cao của các
cột thu sét là:
h = hx + ha max = 11 + 5,810 = 16,810m
Để thuận tiện cho việc thi công và tăng độ an toàn bảo vệ cho thiết bị ta
nâng cột lên 17m.
Phía220kV
Các cột từ15÷23 chia phía 220kV thành 6 hình chữ nhật.
- Xét nhóm cột (18,19,21,22) tạo thành hình chữ nhật có kích thước:
+ Chiều dài (cạnh 18-21, 19-22) : a = 34,5m
+ Chiều rộng (cạnh 18-19, 21-22) : b = 34m
Đường kính đương tròn ngoại tiếp đi qua chân các cột thu sét trên là:
D = 𝑎2 + 𝑏 2 = 34,52 + 342 = 48,438m
Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột trên là: ha ≥

𝐷
8

=

48,438

8

= 6,054m

Tính toán tương tự cho các đa giác còn lại, ta có bảng sau:

Đa giác

a (m)

b (m)

c (m)

p (m)

D (m)

ha (m)

15,16,18,19

34

34

-

-

48.083

6.010

16,17,19,10

34

34

-

-

48.083

6.010

18,19,21,22

34.5

34

-

-

48.438

6.055

19,20,22,23

34.5

34

-

-

48.438

6.055

ha max
(m)

6.055

Bảng 2.2: Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 1
Nhận xét
Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của các nhóm cột này là ha max = 6,055 m.
Do độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 220kV là hx = 17m nên chiều cao của các cột
thu sét là:
h = hx + ha max = 17 + 6,055 = 23,055 (m)
SVTH: Hoàng Chung Nam

18

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Để thuận tiện cho việc thi công và tăng độ an toàn bảo vệ cho thiết bị, ta tăng
cột lên độ cao 24m.
b. Tính toán phạm vi bảo vệ của các cột thulôi
Ta chỉ xét phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên dọc theo chu vi của trạm do
phần diện tích bên trong đã được bảo vệ. Chiều cao các
cột thu sét đều nhỏ hơn 30m nên trong công thức tính ta không cần nhân thêm
hệ số hiệuchỉnh.
 Tính bán kính bảo vệ của một cột thu lôi
- Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 17m là:
Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m :
2

hx = 11m < 17 = 11,333m nên rx(11) = 1,5.17 – 1,875.11 = 4,875m
3

- Phạm vi bảo vệ của các cột 15.16.17 cao 24m cho phần hx = 11m là:
2
3

hx = 11 < . 24 = 16m nên rx(11) = 1,5.24 – 1,875.11 = 15,375m
- Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 24m cho phần hx = 17m là:
hx = 17m >

2
. 24 = 16m nên rx(17) = 0,75.(24 – 17) = 5,25m
3

 Tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên
Phía110kV:
+ Xét cặp cột (1-2) có độ cao bằng nhau h1 = h2= 17m và đặt cách nhau một
khoảng là a = 30m
Do a = 30m < 7.h1 = 7.17 = 119m nên chiều cao lớn nhất được bảo vệ
giữa hai cột là:
𝑎

30

7

7

h01-2 = h – = 17–

=12,714m

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m là:
2
3

Vì hx = 11m > . 13,21 = 8,81m nên r05-6 = 0,75.(13,21 – 11) = 1,6575m
+ Xét cặp cột (14-15) có độ cao khác nhau h14 = 17m, h15= 24m và đặt cách
nhau một khoảng là a = 20m.

Bán kính bảo vệ của cột h15cho phần có độ cao h14là:
2
3

Do h14 = 17m > .24 = 16m nên x = 0,75.(24 – 17) = 5,25m
Khoảng cách từ cột h6 đến cột giả tưởng có cùng độ cao là:
a‟ = a – x = 20 – 5,25 = 14,75m
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa cột h14 và cột giả tưởng có cùng độ cao là:
𝑎′

14,75

7

7

h014-15 = h14– = 17–

=14,892m

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m là:
2
3

Do hx = 11m > 14,892 = 9,928m nên r014-15 = 0,75.(14,892 – 11) = 2,919m
Phía220kV:
SVTH: Hoàng Chung Nam

19

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

+ Xét cặp cột (15-18) có độ cao bằng nhau h1 = h2 = 24m và đặt cách
nhau một khoảng a = 34m.
Do a =34m < 7 h1 = 7.24 = 168m nên chiều cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai
cột là:

𝑎

34

7

7

h015-18 = h – = 24–

= 19,142m

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 17m là:
2
3

Do hx = 17m > 19,142 = 12,761m nên r015-18(17) = 0,75.(19,142 – 17) = 1,606m
Tính toán tương tự cho các cặp cột còn lại của cả hai phía, ta có bảng sau:

Phía

Cặp cột

h

a

h0

2/3h0

1_2

17

30

12.714

8.476

1.286

2_3

17

30

12.714

8.476

1.286

3_4

17

30

12.714

8.476

1.286

4_5

17

30

12.714

8.476

1.286

5_6

17

20

14.143

9.429

2.357

6_12

17

22.5

13.786

9.190

110

220

hx

r0x

2.089
11

12_24

17

25

13.429

8.952

1.821

24_17

17

24.315

13.526

9.018

1.895

1_7

17

22.5

13.786

9.190

2.089

7_13

17

35.5

11.929

7.952

0.696

13_14

17

30

12.714

8.476

1.286

14_15

17

20

14.143

9.429

2.357

15_18

24

34

19.143

12.762

1.607

18_21

24

34.5

19.071

12.714

21_22

24

34

19.143

12.762

SVTH: Hoàng Chung Nam

20

17

1.554
1.607

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

22_23

24

34

19.143

12.762

1.607

23_20

24

34.5

19.071

12.714

1.554

20_17

24

34

19.143

12.762

1.607

Bảng 2.3: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 1. Đơn vị (m)
Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét được thể hiện trong hình 2.10 sau:

Hình 2.10: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án1
Đường màu xanh: Phạm vi bảo vệ cho độ cao 17m
Đường màu đen : Phạm vi bảo vệ cho độ cao 11m
Kết luận: Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột là 24 cột gồm 15 cột bên phía 110kV cao 17 m và 9 cột bên phía
220kV cao 24m.
SVTH: Hoàng Chung Nam

21

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Tổng chiều dài cột:

L110 = 4.17 + 11.(17 – 11)
= 134m
L220= 9.(24 – 17)
= 63m
LpaI = L110 + L220 = 134 + 63 = 197m
2.4.2. Phƣơng án2: vừa sử dụng cột thu lôi vừa sử dụng dây chống sét
2.4.2.1. Bố trí các cột thulôi và dây chống sét
Phương án bố trí các cột thu lôi và dây chống sét được thể hiện trên hình vẽ
2.11:
+ Phía 220kV bố trí 9 cột giống như phương án 1 bao gồm cột từ 10÷18
+ Phía 110kV treo 3 dây chống sét C70 đặt trên các cột (1,2,3); (4,5,6);
(7,8,9) mỗi dây dài 140m chia làm 2 khoảng dài 60m và 80m, khoảng cách giữa hai
dây
S=22,5mvà S= 25m

Hình 2.11: Sơ đồ bố trí cột thu sét và dây thu sét phương án 2
2.4.2.2. Tínhtoánchophƣơngán2
a. Tính phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV
Do các nhóm cột phía 220kV ở phương án này được bố trí giống với phía
SVTH: Hoàng Chung Nam

22

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

220kV của phương án 1 nên theo tính toán ở phương án 1 ta có:

Chiều cao các cột thu sét phía 220kV là 24m

Bán kính bảo vệ của một cột 24m cho đô cao hx = 17m là rx = 5,25m

Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên như bảng sau:
Phía

220

Cặp cột

h

a

h0

2/3h0

15_18

24

34

19.143

12.762

1.607

18_21

24

34.5

19.071

12.714

1.554

21_22

24

34

19.143

12.762

22_23

24

34

19.143

12.762

1.607

23_20

24

34.5

19.071

12.714

1.554

20_17

24

34

19.143

12.762

1.607

hx

17

r0x

1.607

b. Tính phạm vi bảo vệ của phía 110kV
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét
- Tính độ cao treo dây thu sét
Ta thiết kế hai dây thu sét có độ cao bằng nhau. Để cho toàn bộ diện tích nằm
trong hai dây được bảo vệ an toàn thì:
h‟≥ho +

𝑆
4

Trong đó: S là khoảng cách giữa hay dây thu sét
h0 là chiều cao lớn nhất được bảo vệ
h là độ cao treo dây thu sét
Ta có:

h‟ ≥ hx +

𝑆𝑚𝑎𝑥
4

= 11 +

25
4

= 17,25m

 Độ võng của dây thu sét:
Độ võng của dây được tính theo công thức:

g1 .lkv2
f
8. max
Trong đó:


lượng riêng của vật liệu chế
77
g1 
 77.103 N/m.mm2 .
1000



g0
N/m.mm2 . Với g0 là trọng
1000
dây, g0 = 77 N/dm3. Suy ra:

g1: tỷ tải do trọng lượng bản thân dây, g1 
tạo

lkv: chiều dài khoảng vượt của dây thu sét, lkv = 150 m.
𝜎max: ứng suất lớn nhất dây thu sét.

SVTH: Hoàng Chung Nam

23

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Dây thu sét sử dụng ở đây là C-70 nên ta có các thông số để tính  max :
- Ứng suất cho phép : 𝜎cp=

 gh
N/mm2. Với σgh là ứng suất giới hạn của dây
n

chống sét, σgh = 540 N/mm2; n là hệ số an toàn ứng với đặc tính dây theo tính chất
540
khu vực, n = 2,5. Khi đó: 𝜎cp =
 216 N/mm2 .
2,5
- Modul đàn hồi
: E = 196.103 N/mm2.
1

- Hệ số dãn nở nhiệt: α0 = 12.10-6 0 .
C
- Nhiệt độ ứng với trạng thái bão:  bao  25 0C .
- Nhiệt độ ứng với trạng thái min:  min  5 0C .

Pv
N/m.mm2 .
F
Trong đó: + F là tiết diện dây chống sét, F = 70 mm2.
- Tỷ tải do áp lực gió lên dây: g3 

9,81. .C.d.v2.103
N/m là sức ép của gió lên 1m dây.
+ Pv 
16
+ d là đường kính dây dẫn, với dây C-70 chọn d = 11mm.
+ v là tốc độ gió, tính với áp lực gió cấp 3 có v = 30 m/s.
+ α là hệ số biểu thị sự phân bố không đồng đều của gió lên khoảng cột. Với v =
30 m/s thì α = 0,85.
+ C là hệ số động lực học không khí, phụ thuộc vào bề mặt chịu gió. Với dây có
đường kính d = 11mm < 20 mm thì C = 1,1.

9,81.0,85.1,1.11.302.103
g3 
 0,081 N/m.mm2
Vậy:
16.70
Tải trọng tổng hợp:
g  g12  g32  772  812 .103  0,111 N/m.mm2

Khoảng vượt tới hạn:

24. 0.( bao   min )
24.12.106.(25  5)
lth   cp .
 216.
g2  g12
0,1112  0,0772
= 205,043 m.
Khoảng vượt của cột là l kv  150m  l gh  205,043m  ứng suất lớn nhất sẽ xuất
hiện khi θmin. Lấy σmin = σcp = 216 N/mm2.
Ta có phương trình trạng thái:

lkv2 .g2
lkv2 .g12

 min 
  max 
 0 .  bao   min 
2
2
24.0. min
24.0. max 0
Trong đó: β0 là hệ số kéo dài đàn hồi,  0 
SVTH: Hoàng Chung Nam

24

1
1


 5,1.106 mm2 / N .
3
E 196.10
GVHD: TS. Đặng Thu Huyền


Trường đại học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp

Thay số vào phương trình ta có:

1502.0,1112
1502.(77.103 )2 12.106
216 
  max 

.  20  5
2
24.5,1.106.2162
24.5,1.106. max
5,1.106
3
2
  max
 202,749 max
 1,089.106  0

  max  224,379 N/mm2

Vậy độ võng của dây là:

f 

g1.lkv2
77.103.1502

 0,965m
8. max
8.224,379

Độ cao của cột đỡ dây:
h = h‟ + f
= 17,25 + 0,965
=18,215m
Để thuận tiện cho việc thi công và tăng độ an toàn bảo vệ cho thiết bị ta nâng
cột đỡ dây lên 19m.
- Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét cao 19m:
Chiều rộng của phạm vi bảo vệ ở độ cao hx = 11m :
2
3

Do hx = 11m <
nên bx = 1,2.h.(1 -

ℎ𝑥
0,8 ℎ

2

h = 19 =12,667m
3

)

= 1,2.19.(1 –

11

0,8.19

)

= 6,3m
- Phạm vi bảo vệ giữa hai dây thu sét cao 19m:
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây:
𝑆

25

4
𝑆

4
22,5

4

4

+ Với S=25: h0 = h – = 19–
+ Với S=22,5:

h0 = h – = 19–

= 12,75m
= 13,375m

Phạm vi bảo vệ của các cột đỡ dây.
Chiều cao của các cột đỡ là 19m.
- Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi:
Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m là:
2
3

2

hx = 11m < h = 19 = 12,667m nên rx = 1,5.19 – 1,875.11 = 7,875m
3

- Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên:
 Xét cặp cột (1-4) và (3-6) có độ cao bằng nhau h1 = h4 = 19m và đặt cách
nhau một khoảng là a = 22,5m
Do a = 22,5m< 7h = 7.19 = 133m nên chiều cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai
cột là:
SVTH: Hoàng Chung Nam

25

GVHD: TS. Đặng Thu Huyền