Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220 110 kv

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

LỜI NÓI ĐẦU

Trạm biến áp là một phần tử rất quan trọng và không thể tách rời khỏi hệ thống điện,
làm nhiệm vụ phân phối điện năng.Các thiết bị điện trong trạm biến phân bố với mật độ khá
dày, và hầu hết các thiết bị đều rất đắt tiền, đặc biệt là máy biến áp (thiết bị đắt tiền nhất) có
cách điện trong không thể phục hồi sau sự cố. Vì vậy, để đảm bảo trạm biến áp hoạt động an
toàn và kinh tế, chúng ta cần có các biện pháp bảo vệ chúng khỏi những sự cố như sét, ngắn
mạch, sóng quá điện áp…
Học phần Kỹ Thuật Điện Cao Áp 2 trang bị cho sinh viên những kiến thức căn bản,
tối cần thiết về vấn đề quá điện áp và bảo vệ chống quá điện áp trong hệ thống điện. Trong
khi học học phần này, em được giao bài tập dài với nhiệm vụ: “Thiết kế bảo vệ chống sét cho
trạm biến áp 220/110 kV”. Em không chỉ coi đây là nhiệm vụ mà còn là một cơ hội để thực
hành, thu thập kiến thức và rèn luyện kỹ năng bản thân.
Sau một thời gian cố gắng, dưới sự hướng dẫn của thầy Phạm Hồng Thịnh, em đã
hoàn thành nhiệm vụ được giao. Trong quá trình làm bài tập dài, không thể tránh khỏi sai sót,
nên em rất mong nhận được sự góp ý của thầy để em có thể bổ sung những thiếu sót của
mình.

Trang1


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

MỤC LỤC

Trang2


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

CHƯƠNG I
THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV
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. Khi các thiết bị của trạm bị sét đánh trực tiếp sẽ dẫn đến những
hậu quả rất nghiêm trọng không những làm hỏng các thiết bị trong trạm mà còn có thể dẫn
đến việc ngừng cung cấp điện trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản suất điện
năng và các ngành kinh tế quốc dân khác. Do vậy 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 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 dẫn nối từ xà cuối cùng
của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.
1.2.
Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét đánh trực tiếp.
 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 i s 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.

Trang3


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

+ Nơi yếu nhất của trạm biến áp ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây 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.
 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
1.3.1.1.
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 đường 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
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
hx ≥

Nếu
hx ≤

Nếu

2
h
3

2
h
3

thì

thì

 h 
rx = 0, 75h 1 − x ÷
h


(1.2)

h 

rx = 1,5h 1 − x ÷
 0,8h 

(1.3)

Trang4


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
a
0,2h
h

b
0,8h
a'

c

0,75h

1,5h

R

Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Chú ý: Các công thức trên chỉ đúng với 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. Khi tính toán phải

nhân với hệ số hiệu chỉnh
1.3.1.2.

p=

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

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét
Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét kết hợp thì lớn hơn nhiều so với tổng phạm vi bảo vệ

của 2 cột đơn. Để hai cột thu sét có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa 2 cột phải thỏa
mãn điều kiện a < 7h (h là chiều cao của cột).
1.3.1.2.1. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có cùng độ cao

a ( a < 7h )
Khi hai cột thu sét có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách

thì độ cao

lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là h0 được tính như sau
h0 = h −

a
7

Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau.

Trang5

(1.4)


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

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

r0 x
Tính

:

hx ≤

Nếu

hx ≥

Nếu

2
h0
3

2
h0
3

thì

thì


h 
r0 x = 1,5h0 1 − x ÷

 0,8h0 

(1.5)

 h 
r0 x = 0, 75h0 1 − x ÷
 h0 

(1.6)

Chú ý: Khi độ cao của cột thu sét vượt quá 30m thì ngoài việc hiệu chỉnh như phần
chú ý của mục 1.3.1.1 thì còn phải tính h0 theo công thức:
h0 = h −

a
7p
(1.7)

1.3.1.2.2. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau

h1 > h2
Giả sử có 2 cột thu sét: cột 1 có chiều cao h 1, cột 2 có chiều cao h2và

. 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
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 h 2, hình thành đôi cột ở độ cao bằng
Trang6

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

nhau và bằng h2 với khoảng cách là a’. Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ của cột 1 với

a' = a − x

h 
x = 1,5.h1  1 − 2 ÷
 0,8h1 

2
h1
3

h2 ≤

Nếu

thì
h2 >

thì

 h 
x = 0,75.h1 1 − 2 ÷
 h1 

(1.9)

0,2h2

1
0,75h1
1,5h1

A
a'

hx

h0

h1

h2

0,2h1

Nếu

2
h1
3

(1.8)

2
x

0,75h2
1,5h2

a

R

R

R

Hình 1.3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
1.3.1.3.

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

Trang7


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

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:

D ≤ 8.ha = 8. ( h − hx )
(1.10)
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 phải hiệu chỉnh theo p.

D ≤ 8.ha . p = 8. ( h − hx ) . p
(1.11)
1.3.2. Phạm vi bảo vệ của dây chống sét
1.3.2.1.

Phạm vi bảo vệ của một 1 dây chống sét
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rộng của phạm vi bảo vệ phụ
thuộc vào mức cao hx được biểu diễn như hình vẽ.

Trang8


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
a
0,2h
b

h

0,8h
a'
c

0,6h

1,2h

2bx

Hình 1.5: Phạm vi bảo vệ của một dây 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.
hx ≤

Nếu

hx >

Nếu

2
h
3

2
h
3

thì

thì

h 

bx = 1, 2h  1 − x ÷
 0,8h 

(1.12)

 h 
bx = 0,6h 1 − x ÷
h


(1.13)

Chú ý: Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ phải hiệu chỉnh theo p.
1.3.2.2.

Phạm vi bảo vệ của 2 dây chống sét phối hợp
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.

h0 = h −

s
4

(1.14)

Phạm vi bảo vệ như hình vẽ.

Trang9


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

R
0,2h

h
ho
0,6h

hx

s

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

h0 = h −
bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai điểm treo dây thu sét và điểm có độ cao
với đất
1.4.

Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ.
Trạm biến áp 220/110 kV được thiết kế gồm hai máy biến áp.
Phía 220kV có 4 lộ đường dây sử dụng sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vòng.
Phía 110kV có 3 lộ đường dây sử dụng sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vòng.
Độ cao xà đón dây 220kV là 15m và độ cao xà thanh góp 220kV là 11m.
Độ cao xà đón dây 110kV là 10,5m và độ cao xà thanh góp 110kV là 8m.

Trang10

s
4

so

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
200
7,5

7,5

128

7,5

16
7,5 7,5

MBA

7,5 7,5 7,5 7,5

15

7,5

MBA

22,5

30

5

KHU NHA DIEU HANH

5

7,5 7,5

15

15

30

30

15

16

14

7,5 6,5

49,5

49,5

49,5

Hình 1.7: Sơ đồ mặt bằng trạm

Trang11

88

5,5

7,5


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

1.5.
Vạch các phương án bố trí cột thu sét.
1.5.1. Phương án 1.
Phía điện áp 220kV: bố trí 15 cột thu sét, số thứ tự từ 1 đến 15 như hình vẽ, tất cả đều
đặt trên xà thanh góp, ở độ cao 11m.
Phía điện áp 110kV: bố trí 11 cột thu sét, số thứ tự từ 16 đến 26 như hình vẽ. Trong đó
cột số 20, 26 đặt trên xà đón dây, ở độ cao 10,5m, các cột còn lại đặt trên xà thanh góp, ở độ
cao 8m.
1.5.2. Phương án 2.
Phía điện áp 220kV: bố trí 15 cột thu sét, số thứ tự từ 1 đến 15 như hình vẽ. Trong đó
các cột từ 1 đến 5 và từ 11 đến 15 đặt trên xà thanh góp, ở độ cao 11m. Các cột từ 6 đến 10
đặt trên xà đón dây ở độ cao 15m.
Phía điện áp 110kV: bố trí 11 cột thu sét, số thứ tự từ 16 đến 26 như hình vẽ. Trong đó
các cột từ 16 đến 20 và cột 26 đặt trên xà đón dây ở độ cao 10,5m, các cột từ 21 đến 25 đặt
trên xà thanh góp ở độ cao 8m.

Trang12

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
200
7,5

128

7,5
7,5 6,5

7,5

2

3

4

5

10

7,5 7,5

16

5

5

7

8

9

11

12

13

14

30

6

17

22,5

18

7,5

16

MBA

19

15

MBA

15

20

7,5 7,5 7,5 7,5

KHU NHA DIEU HANH

1

15

15

30

30

15

16

14

49,5

7,5 7,5

26
21
49,5

22

49,5

Hình 1.8: Sơ đồ bố trí cột thu sét phương án 1
Trang13

23
88

24

25
5,5

7,5


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
200
7,5

7,5

7,5
7,5 6,5

128

14

49,5

3

4

5

7,5

16

5

8

7

11

12

13

10

14

15

MBA

7,5

MBA

9

22,5

6

30

7,5

5

17

18

19

15

16

20

7,5 7,5 7,5

KHU NHA DIEU HANH

2

15

15

30

30

15

16

1

21
49,5

22

49,5

Hình 1.9: Sơ đồ bố trí cột thu sét phương án 2
Trang14

23
88

24

25
5,5

7,5

7,5

7,5

26

7,5


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

1.6.

Tính toán độ cao cột thu sét và phạm vi bảo vệ của 2 phương án.
1.6.1. Phương án 1
1.6.1.1.
Tính toán độ cao tác dụng cột thu sét cho toàn trạm.
Để tính được độ cao tác dụng của các cột thu sét ta phải xác định được đường kính
đường tròn ngoại tiếp đa giác đi qua các chân cột D (m).
Độ cao tác dụng thỏa mãn điều kiện:
ha ≥

D
( m)
8

Kết quả tính toán độ cao tác dụng cột thu sét cho các phía ở các cấp điện áp được
trình bày trong bảng 1.1
1.6.1.1.1. Phía 220kV
200
7,5

7,5

128

7,5

1

3

4

5

7

8

9

10

12

13

14

16

Ø44
,55

6
86

30

Ø43
,

7,5

5

16

MBA

17

22,5

MBA

15

18

7,5

11

19

15

20

7,5

15

7,5

KHU NHA DIEU HANH

15

30

30

15

7,5

16

5

2

7,5

14

6,5

49,5

7,5

21
49,5

49,5

22

24

88

Hình 1.10: Đường tròn ngoại tiếp các cột phía 220 kV

Trang15

7,5

23

25

7,5

7,5

26

5,5 7,5

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

•

Nhóm cột hình chữ nhật (1,2,6,7) (2,3,7,8) (3,4,8,9) (4,5,9,10) có độ dài các cạnh

a = 32 ( m ) ; b = 31 ( m )
là

D = a 2 + b 2 = 322 + 312 = 44,55 ( m )
nên

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột này là:
ha =

•

D 44,55
=
= 5,569 ( m )
8
8

Nhóm cột hình chữ nhật (6,7,11,12) (7,8,12,13) (8,9,13,14) (9,10,14,15) có độ

a = 32 ( m ) ; b = 30 ( m )
dài các cạnh là

D = a 2 + b 2 = 32 2 + 30 2 = 43,86 ( m )
nên

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột này là:
ha =

D 43,86
=
= 5, 483 ( m )
8
8

1.6.1.1.2. Phía 110kV

Trang16


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
200
7,5

7,5

128

7,5

1

2

3

6

7

11

12

4

5

8

9

10

13

14

7,5

14

6,5

49,5

16
30

7,5

5

7,5

22,5

MBA

17

16

15

19

18

20

Ø3
8,6

7

15

KHU NHA DIEU HANH

MBA

48
3,
Ø4

15

30

30

15

7,5

16

5

7,5

15

7,5

Ø3
2,2
1

49,5

22

49,5

24

88

7,5

23

25

7,5

7,5

21

Ø2
3,2

4

7,5

26

5,5 7,5

Hình 1.11: Đường tròn ngoại tiếp các cột phía 110kV
Nhóm cột (16,17,21,22) (17,18,22,23) (18,19,23,24) có độ dài các cạn
D = a 2 + b 2 = 37,52 + 222 = 43, 48 ( m )

a = 37,5 ( m ) ; b = 22 ( m )
nên

ha =

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột này là:

D 43, 48
=
= 5, 435 ( m )
8
8

a = 13,31( m ) ; b = 31,95 ( m ) ; c = 37,5 ( m )
Nhóm cột tam giác (19,20,24) có
p=

Nửa chu vi tam giác là:

nên ta có:

a+b+c
2

Trang17


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

Đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là:

D=

a.b.c
2 p ( p − a) ( p − b) ( p − c)

= 38, 67 ( m )

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột này là:
ha =

D 38, 67
=
= 4,83 ( m )
8
8

Tương tự với nhóm cột (20,24,26) và nhóm cột (24,25,26)

1.6.1.1.3. Phía sân trạm
200
7,5

7,5

128

7,5

1

2

3

6

7

12

4

5

8

9

10

13

14

7,5

14

6,5

49,5

16
38,56

22,5

15

36
,06

6
,8
43

31,6
2

30

7,5

5
51
,61

37
,2

17

18

19

13

7,5

22

16

,31

15

20

7,5

15

7,5

KHU NHA DIEU HANH

32

1
32,3

15

11

2
31,6

30

30

15

7,5

16

5

7,5

21
49,5

22

49,5

88

Hình 1.12: Các nhóm cột phía sân trạm

Trang18

24

7,5

23

25

7,5

7,5

26

5,5 7,5


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
200
7,5

7,5

128

7,5

1

2

3

6

7

8

11

12

7,5

14

6,5

49,5

4

5

9

10

16
30

7,5

5

22,5
7,5

18

19

15

20

7,5

15

7,5

KHU NHA DIEU HANH

Ø3
4,0
6

15
7
Ø38,5

15

14

6
3,8
Ø4

17

16

3
Ø38,8

Ø46,24

13

7,2
Ø3

Ø39
,21

1
4,4
Ø5

30

30

15

7,5

16

5

7,5

49,5

49,5

24

7,5

23

22

21

25

7,5

7,5

26

5,5 7,5

88

Hình 1.13: Đường tròn ngoại tiếp các nhóm cột phía sân trạm.
Các nhóm cột tam giác khác ta làm tương tự như phía 110kV ở trên, kết quả được ghi
lại trong bảng sau.
Bảng 1.1: Tính toán độ cao tác dụng cho các nhóm cột thu sét của phương án 1

Phía

Nhóm Cột

Phía

(1,2,6,7) (2,3,7,8)

220kV (3,4,8,9) (4,5,9,10)
(6,7,11,12)

a

b

c

p

D

ha

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

32.00

31.00

44.55

5.57

32.00

30.00

43.86

5.48

(7,8,12,13)
( 8,9,13,14)

Trang19


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

(9,10,14,15)
(16,17,21,22)
(17,18,22,23)

37.50

22.00

43.48

5.43

Phía

(18,19,23,24)

110kV

19,20,24

13.31

31.95

37.50

41.38

38.68

4.83

20,24,26

31.95

25.04

23.24

40.12

32.21

4.03

24,25,26

23.24

22.00

7.50

26.37

23.24

2.91

11,12,16

32.00

31.62

51.61

57.62

54.40

6.80

12,13,16

32.00

37.20

31.62

50.41

39.21

4.90

13,16,17

37.20

22.00

30.00

44.60

37.20

4.65

13,14,17

32.00

43.86

30.00

52.93

43.86

5.48

14,17,18

43.86

22.00

31.62

48.74

46.23

5.78

14,18,19

31.62

22.00

32.31

42.97

34.06

4.26

14,15,19

32.00

36.06

32.31

50.19

38.83

4.85

15,19,20

36.06

13.31

38.56

43.97

38.56

4.82

Phía
Sân
Trạm

Chọn độ cao tác dụng cảu cột thu sét cho các khu vực của trạm:
ha220 kV = max { hai220 kV } = 5, 57 ( m )
ha110 kV = max { hai110 kV } = 5, 43 ( m )

hasantram = max { haisantram } = 6,8 ( m )

Vì vậy ta có thể chọn chung độ cao tác dụng của cột thu sét cho toàn trạm là

ha = 6,8 ( m )
Vậy độ cao cột thu sét là:

Trang20


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2
kV
220 kV
h 220 kV = hx220
= 22 ( m )
max + ha = 15 + 6,8 = 21,8 ( m ) ⇒ h
kV
110 kV
h110 kV = h110
= 17, 5 ( m )
x max + ha = 10,5 + 6,8 = 17, 3 ( m ) ⇒ h

1.6.1.2.
Tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu sét.
1.6.1.2.1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.

Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 22m:
Bán kính bảo vệ ở độ cao 15m.
hx = 15 >

2
2
h = .22 = 14, 67m
3
3

nên

 15 
r15 = 0, 75.22. 1 − ÷ = 5, 25 ( m )
 22 

Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m.
hx = 11 <

2
2
h = .22 = 14.67 m
3
3

nên

11 

r11 = 1,5.22. 1 −

÷ = 12, 38 ( m )
 0,8.22 

Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m.
hx = 10,5 <

2
2
h = .22 = 14, 67 m
3
3

nên

10,5 

r10,5 = 1,5.22. 1 −
÷ = 13,31( m )
 0,8.22 

Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m
hx = 8 <

2
2
h = .22 = 14, 67m
3
3

nên

8 

r8 = 1,5.22. 1 −
÷ = 18 ( m )
 0,8.22 

Phạm vi bảo vệ của cột phía 110 cao 17,5m:
Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m.
hx = 10,5 <

2
2
h = .17,5 = 11, 67 m
3
3

nên

10,5 

r10,5 = 1,5.17,5. 1 −
÷ = 6,56 ( m )
 0,8.17,5 

Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m.

Trang21

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

hx = 8 <

2
2
h = .17,5 = 11, 67 m
3
3

nên

8


r8 = 1,5.17, 5.  1 −
÷ = 11, 25 ( m )
 0,8.17,5 

Bảng 1.2: Tính toán bảo vệ của một cột thu sét phương án 1

Phía

h (m)

220kV

2
hx
3

(m)
15
11
10,5
8
10,5
8

22

110kV, sân
trạm

hx

17,5

rx
(m)

14,67
14,67
14,67
14,67
11
11

5,25
12

13,31
18
6,56
11,25

1.6.1.2.2. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau
Xét cặp cột (1,2) có cùng độ cao h = 22 (m) cách nhau một khoảng a = 32 (m)
Độ cao cột giả tưởng giữa 2 cột này là:
h0 = h −

a
32
= 22 −
= 17, 43 ( m )
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 15m:
hx = 15m >

2
2
h0 = .17, 43 = 11, 62 ( m )
3
3

15 

⇒ r0 x = 0, 75.17, 43. 1 −
÷ = 1,83 ( m )

 17, 43 
Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ở độ cao 11m:
hx = 11m <

2
2
h0 = .17, 43 = 11, 62 ( m )
3
3

Trang22


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

11


⇒ r0 x = 1,5.17, 43. 1 −
÷ = 5, 52 ( m )
 0,8.17, 43 
Các cặp cột khác ta tính toán tương tự và lập bảng kết quả.
Bảng 1.3: Tính toán phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét bằng nhau của phương án 1

Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét bằng nhau

Cặp cột

h(m)

hx(m)

a(m)

h0(m)

2/3h0(m)

r0x(m)

(1,2); (2,3); (3,4); (4,5);

22

15

32

17.43

11.62

1.82

22

11

32

17.43

11.62

5.52

22

15

31

17.57

11.71

1.93

22

11

31

17.57

11.71

5.73

22

15

30

17.71

11.81

2.04

22

11

30

17.71

11.81

5.95

17.5

10.5

22

14.36

9.57

2.89

17.5

8

22

14.36

9.57

6.54

17.5

10.5

30

13.21

8.81

2.04

17.5

8

30

13.21

8.81

4.82

17.5

10.5

7.5

16.43

10.95

4.96

17.5

8

7.5

16.43

10.95

9.64

17.5

10.5

13.31 15.60

10.40

3.82

17.5

8

13.31 15.60

10.40

8.40

17.5

10.5

25.04 13.92

9.28

2.57

17.5

8

25.04 13.92

9.28

5.88

(11,12); (12,13); (13,14);
(14,15)
220kV

(5,10); (1,6)

(6,11); (10,15)
(21,22); (22,23); (23,24);
(24,25); (16,17); (17,18);
(18,19)
(16,21)
110kV

(25,26)

(19,20)

(20,26)

Trang23


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

1.6.1.2.3. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau
Xét phạm vi bảo vệ của cặp cột (11,16) cách nhau một khoảng a = 51,61 (m):

ht = h2 = 17,5 ( m )
Đặt cột giả tưởng có chiều cao

h1 = 22 ( m )
và cách cột

là x (m).
h2 = 17, 5m >

Ta có

2
2
h1 = .22 = 14, 67 m
3
3

 17, 5 
⇒ x = 0, 75.22. 1 −
÷ = 3,38 ( m )
22 


a ' = a − x = 51, 61 − 3,38 = 48, 23 ( m )
Khoảng cách giữa h2 và ht là:
Độ cao cột giả tưởng đặt giữa 2 cột h2 và ht là:
h0 = h2 −

a'
48, 23
= 17, 5 −
= 10, 61( m )
7
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng h0 ở độ cao 10,5m:
hx = 10,5m >

2
2
h0 = 10, 61 = 7, 07 m
3
3

10,5 

⇒ r0 x = 0, 75.10, 61. 1 −

÷ = 0, 08 ( m )
 10, 61 
Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng h0 ở độ cao 8m:
hx = 8m >

2
h0 = 7, 07m
3

8 

⇒ r0 x = 0, 75.10, 61.  1 −
÷ = 1,96 ( m )
 10, 61 

Trang24

một khoảng


BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2

Các cặp cột còn lại ta làm tương tự và lập bảng kết quả.
Bảng 1.4. Tính toán phạm vi bảo vệ của hai cột có độ cao khác nhau của phương án 1

Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét khác nhau

Cặp cột
11,16

15,20

h1

h2

ht

hx

2/3ht

a

x

22

17.5

17.5

10.5

11.667

51.61

3.38

48.24 10.61 7.07

0.08

22

17.5

17.5

8

11.667

51.61

3.38

48.24 10.61 7.07

1.96

22

17.5

17.5

10.5

11.667

38.56

3.38

35.19 12.47 8.32

1.48

22

17.5

17.5

8

11.667

38.56

3.38

35.19 12.47 8.32

3.71

Trang25

a'

h0

2/3h0

r0x