BTL Thiết kế chống sét cho trạm biến áp_kỹ thuật 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.
o 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 4.
1


 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.
o 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 �
2
rx  0, 75h �
1
hx � h
�
� 0,8h �
3 thì
Nếu

2

(1.2)


� hx �
2

rx  1,5h �
1 �
hx  h
� h�
3 thì
Nếu

(1.3)
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

1,5hp.

p

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

1.3.1.2. 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

(1.4)
3


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

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

r0 x

:

� hx �
2
r0 x  1,5h0 �
1
�
hx � h0
0,8h0 �
�
3
Nếu
thì

Nếu

hx 

� hx �
2
r0 x  0, 75h0 �
1 �
h0
� h0 �
3 thì

(1.5)

(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:
Giả sử có 2 cột thu sét: cột 1 có chiều cao h 1, cột 2 có chiều cao h 2 và
cột cách nhau một khoảng là a.

h1  h2

. Hai

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
4


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

Nếu

2
h2 � h1
3

thì

� h2 �
x  1,5.h1 �
1
�
� 0,8h1 �

(1.8)

a '  a  1,5h1 (1 

h2
)
0,8h1

h0  h2  a '/ 7
� h2 �
2
x  0,75.h1 �
1 �
h2  h1
h1 �
�
3
Nếu
thì

(1.9)

a '  a  0, 75.h1 (1 

h2
)
h1

Sau đó sử dụng a’ thay thế cho a để tín các giá trị h0 và r0 x

2

1

R

3
h1

h2

1,5h
2

h0

hx

a
'
a

0,75h
2

0,75h
1

x
r1x

r2x

r0x
Hình 1.3 - Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau

5

1,5h
1


1.3.2 Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột (số cột > 2):
Khi công trình cần được bảo vệ chiếm một khu vực rộng lớn nếu chỉ dùng một vài
cột thì cột phải rất cao gây nhiều khó khăn cho việc thi công và lắp ráp. Trong trường hợp
này ta dùng phối hợp nhiều cột với nhau để bảo vệ. Phần ngoài của phạm vi bảo vệ sẽ
được xác định cho từng đôi cột một ( với yêu cầu khoảng cách là a  7h ). Còn phần bên
trong đa giác sẽ được kiểm tra theo điều kiện an toàn.

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:
D �8.ha  8.  h  hx 

(1.10)

Với D là đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu sét.
Chọn

ha 

D
8

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)
6


1.4.

Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ:
Trạm biến áp
Cấp điện áp
Chiều cao cần bảo vệ phía điện áp 220kV

220/110 kV ngoài trời (Phủ Lý)
220kV và 110kV
hx  17,5 và 12 (m)
hx  12 và 8 (m)
 = 77 Ωm

Chiều cao cần bảo vệ phía điện áp 110kV
Điện trở suất đo được
Điện trở nối đất cột điện

12 Ω

Sơ đồ mặt bằng trạm biến áp:

II. Đề xuất các phương án bảo vệ chống sét
1. Phương án 1
7

Phía điện áp 110kV: bố trí 14 cột thu sét với số thứ tự từ 14 đến 27 như hình vẽ.
Trong đó các cột 14, 15, 16, 17, 18, 19 nằm trên xà cao 12m, cột 20, 21, 22, 23, 24, 25
nằm trên xà cao 8m. Riêng cột 26 được đặt độc lập trên xà có độ cao 8m, cột 27 đặt trên
xà cao 8m.
Phía điện áp 220kV: bố trí 10 cột thu sét với số thứ tự từ 1 đến 10 như hình vẽ.
Trong đó các cột 6, 7, 8 nằm trên xà cao 17,5m. Các cột 1, 2, 3, 4, 5 nằm trên xà cao 12m.
. Cột 9 và 10 được đặt độc lập, cao 12m, Cột 11, 12, 13 đặt trên xà các MBA AT1 và
AT2 cao 12m, vị trí như trên hình vẽ.

Tính toán cho phương án 1
a, Tính toán độ cao tác dụng
8


Dựa trên sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu lôi theo phương án 1, ta tính toán được
đường kính đường tròn ngoại tiếp và độ cao tác dụng tối thiểu cho các nhóm cột như sau.

 Phía sân 110 kV
-

Đường kính đường tròn ngoại tiếp các nhóm cột hình chữ nhật (14-15- 2021) , (15- 16- 21- 22); (16- 17- 22- 23) ; (17-18- 23- 24) và (18-19- 24- 25 )
có độ dài các cạnh a = 20m, b = 30m nên:
D  302  202  36, 05

Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:
D 36, 05
ha � 
 4,51m
8
8

-

Xét nhóm cột 14-15-27 tạo thành hình tam giác
Áp dụng công thức Pitago ta có:
a  a1427  (102  28,52 )  30, 20

(m)

b  a15 27  (202  28,52 )  34,82

c  a1415  30( m)

Nửa chu vi tam giác là
p

30, 20  34,82  30
 47,51(m)
2

Theo công thức Heron, đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là
a.b.c
2. p.( p  a )( p  b)( p  c )
30, 20.34,82.30
 36,9
2.
47,51.(47,51

30,
20).(47,51


34,82).(47,51

30)
=
(m)
D 36,9
ha � 
 4, 61m
8
8
Vậy độ cao hữu ích của cột thu lôi
D

9


 Phía sân 220 kV
-

Nhóm cột (1-3-6-7) có đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật là:
D  342  51,52  61, 71 (m)
Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi (1-3-6-7) được bảo vệ thì
D 61, 71
ha � 
 7, 71m
8
8

-

Nhóm cột (3-5-7-8) có đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật là:
D  342  51,52  61, 71 (m)
Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi (3-5-7-8) được bảo vệ thì
D 61, 71
ha � 
 7, 71m
8
8

-

Nhóm cột (3-5-9-10) có đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật là:
D  342  36,52  49,88 (m)

Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi (3-5-7-8) được bảo vệ thì
D 49,88
ha � 
 6, 24m
8
8

-

Xét nhóm cột 1-9-13 tạo thành hình tam giác
Áp dụng công thức Pitago ta có:
a  a19  (342  36,52 )  49,88

(m)

b  a913  (192  342 )  38, 95( m)

c  a113  55,5(m)

Nửa chu vi tam giác là
p

49,88  38,95  55, 5
 72,17(m)
2

Theo công thức Heron, đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là
D

a.b.c
2. p.( p  a )( p  b)( p  c )

10


49,88.38,95.55,5
 57,14
2.
72,17.(72,17

49,88).(72,17

38,95).(72,17

55,5)

=
(m)
D 57,14
ha � 
 7,14m
8
8
Vậy độ cao hữu ích của cột thu lôi



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

Đa giác

Phía 110kV

Phía 220kV

Phía 220/110kV

14-15- 20- 21
15- 16- 21- 22
16- 17- 22- 23
17-18- 23- 24
18-19- 24- 25
14-15-27
1-3-6-7
3-5-7-8
3-5-9-10

(1-9-13)
(9-10-12)
(11-12-13)
(2-3-4)
(12-15-27)
(11-16-17)
(4-17-18)
(5-8-19)
(5-18-19)

Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác (m)
36.05
36.05
36.05
36.05
36.05
36.9
48.44
48.44
49.88
57.14
46.41
54.78
34
47.3
46.1
45.86
51.82
34.55

ha (m)
4.51
4.51
4.51
4.51
4.51
4.61
6.06
6.06
6.24
7.14
5.80
6.85
4.25
5.91
5.76
5.73
6.48
4.32

b, Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp:
Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá trị độ
cao tác dụng lớn nhất của cột thu lôi cho toàn trạm là. hamax = 7,14 m
Vậy chọn ha = 8 m
c, Tính độ cao của cột thu sét:
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được xác
định bởi:

h = ha + hx

Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ hx: độ cao của vật được bảo vệ.
11


+ ha: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Đối với phía 220 kV của đề bài các thanh xà cần bảo vệ có độ cao lớn nhất là 17,5m
(hx = 17,5 m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là:
h = hx + ha =17,5 + 8 = 25,5 m.
Phía 110 kV các thanh xà độ cao lớn nhất 12 m do đó độ cao tối thiểu cột thu lôi là:
h = hx + ha =12 + 8 = 20 m.
-

Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 110kV-phương án 1

-

Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 220kV- phương án 1

12


-

Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 220/110 kV-phương án 1

13


d, Bán kính bảo vệ của các cột thu sét:

-

Bán kính bảo vệ của các cột 25,5 m (phía 220kV)
+ bán kính bảo vệ ở độ cao 17,5 m ( h=25,5m; hx=17,5)
hx  17,5 

� hx
rx  0, 75.h �
1
h
�
Nên

2
2
h  .25,5  17
3
3

� 17,5 �
�
1
� 0, 75.25,5 �
� 6m
�
� 25,5 �

+ bán kính bảo vệ ở độ cao 12m (h=25,5m ; hx=12)
hx  12 

2
2
h  .25,5  17
3
3

12 �
� hx �
�
rx  1,5.h �
1
 1,5.25,5 �
1
�
� 15, 75m
0,8
h
0,8.25,5
�
�
�
�
Nên

-

Bán kính bảo vệ của các cột 20m (phía 110kV)
+ bán kính bảo vệ ở độ cao 12 m ( h=20m; hx=12)
hx  12 

2
2
h  .20  13,33
3
3

� hx �
� 12 �
rx  1,5.h �
1
 1,5.20 �
1
�
� 7,5m
� 0,8h �
� 0,8.20 �
Nên

+ bán kính bảo vệ ở độ cao 8 m ( h=20m; hx=8)
hx  8 

2
2
h  .20  13,33
3
3

8 �
� hx �
�

rx  1,5.h �
1
 1,5.20 �
1
�
� 15m
0,8
h
0,8.20
�
�
�
�
Nên

e, Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi:
14


* Xét cặp cột 8, 7:
Độ cao các cột h8 = h7 = 25,5 m
Khoảng cách giữa hai cột là: a = 34 m.
-Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
ho  h 

a
34
 25,5 
 20, 64m
7

7

-Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
+ ở độ cao 17,5m: hx = 17,5m > ho = 13,76 m
Nên :
� hx �
� 17,5 �
rox  0, 75.ho �
1  � 0, 75.20, 64 �
1
� 2,355m
� 20, 64 �
� ho �

+ ở độ cao 12m: hx = 12m < ho = 13,76 m
� hx �
12
�
�
rox  1,5.ho �
1
1
 8, 46m
� 1,5.20, 64 �
0,8ho �
0,8.20, 64 �
�
�
�
Nên :

*Xét cặp cột 8, 26:
Độ cao các cột: h8 = 25,5 m; h26 = 20 m
Khoảng cách 2 cột a =

222  382  43,91m

Xác định cột giả định h1’ có độ cao h1’= h26 cách cột h26 khoảng cách a’ dưới vùng bảo vệ
của cột h8 từ đó tính được a’
� 20 �
� hx �
0, 75.25, 5 �
1
0, 75.h �
1 �
� 39, 785m
25,5
h
�
�
�
�
a’ = a =43,91a'
39, 785
20 
 14,32m
7
Từ đó tính được ho = h26 - 7 =

8

�
�
1,5.14,32. �
1
� 6, 48m
� 0,8.14,32 �
rox =

Tương tự với các cặp cột còn lại ta có bảng tổng kết sau
Cặp cột
8-7

a (m)
34

a’(m)

h(m)
25,5

h0(m)
20,64

15

Rx(m)
6

R0(m)
2,355

7-6
6-1
1-13
13-12
12-27

34
51,5
55,5
54,78
41,62

27-14
14-20
20-21
21-22
22-23
23-24
24-25
25-26
26-8

30,2
20
30
30
30
30

30
7,07
43,91

37,5

25,5
25,5
25,5
25,5
25,5-20

20,64
18,14
17,57
17,67
14,64

6
6-15,75
15,75
15,75
15,75-15

2,355
0,48-4,71
4,18
4,25
6,96

39,785

20
20
20
20
20
20
20
20
25,5-20

15,69
17,14
15,71
15,71
15,71
15,71
15,71
18,99
14,32

15-7,5
7,5-15
15
15
15
15
15
15

15-6

8,54
10,71-3,855
2,783
2,783
2,783
2,783
2,783
13,485
6,48

Từ bảng kết quả vẽ được sơ đồ phạm vi bảo vệ bên dưới:

16


17


2. Phương án 2
Bố trí cột thu sét
Phía điện áp 110kV: bố trí 13 cột thu sét với số thứ tự từ 10 đến 22 như hình vẽ.
Trong đó các cột 10, 11, 12, 13, 14 đặt trên xà cao 12m, cột 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
22 đặt trên xà cao 8m.
Phía điện áp 220kV: bố trí 9 cột thu sét với số thứ tự từ 1 đến 9 như hình vẽ. Trong
đó các cột 4, 5, 8 nằm trên xà cao 17,5m. Các cột 1, 2, 3, 6, 7 nằm trên xà cao 12m. . Cột
9 được đặt độc lập, cao 12m.

Hình 2.1 – Sơ đồ mặt bằng và bố trí cột thu lôi trong trạm

a, Tính toán độ cao tác dụng.
18


Dựa trên sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu lôi theo phương án 2, ta tính toán được đường
kính đường tròn ngoại tiếp và độ cao tác dụng tối thiểu cho các nhóm cột như sau.

 Phía sân 110 kV
-

Đường kính đường tròn ngoại tiếp các nhóm cột hình chữ nhật (10-11- 2021) , (11- 12- 19- 20); (12- 13- 18- 19) ; (13-14- 17- 18) và (14-15- 16- 19 )
có độ dài các cạnh a = 30m, b = 28m :
D  302  282  41, 04

Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:
D 41, 04
ha � 
 5,13m
8
8

-

Xét nhóm cột 14-15-22 tạo thành hình tam giác
Áp dụng công thức Pitago ta có:
a  a1422  (202  28,52 )  34,82

(m)

b  a15 22  (102  28,52 )  30, 2

c  a1415  30( m)
p

30, 20  34,82  30
 47,51(m)
2

Nửa chu vi tam giác là
Theo công thức Heron, đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là
a.b.c
2. p.( p  a )( p  b)( p  c )
30, 20.34,82.30
 36,9
2.
47,51.(47,51

30,
20).(47,51

34,82).(47,51

30)
=
(m)
D

-

D 36,9
ha � 
 4, 61m
8
8
Vậy độ cao hữu ích của cột thu lôi

19


 Phía sân 220 kV
-

Đường kính đường tròn ngoại tiếp các nhóm cột hình chữ nhật (1-2- 5- 6) ,
(2-3- 4- 5) có độ dài các cạnh a = 34m, b = 51,5m :
D  342  51,52  61, 71 (m)

Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:
D 61, 71
ha � 
 7,71m
8
8

 Tính toán cho các nhóm cột còn lại của phía 110kV, 220kV và sân trạm 220/110kV, ta
có bảng sau:
Đa giác

Phía 110kV

Phía 220kV

Phía 220/110kV

-

10-11- 20- 21
11- 12- 19- 20
12- 13- 18- 19
13-14- 17- 18
14-15- 16- 19
14-15-22
1-2- 5- 6
2-3- 4- 5
5-6-7-9
4-5-9-8
8-14-22
8-12-13
4-11-12
4-10-11

Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác (m)

ha (m)

41.04
41.04
41.04
41.04
41.04

36.9
61.71
61.71
65.09
65.09
60.5
33.24
43.49
34.55

5.13
5.13
5.13
5.13
5.13
4.61
7.71
7.71
8.14
8.14
7.56
4.16
5.81
4.32

Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 110kV-phương án 2

20

-

Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 220kV-phương án 2

21


-

Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 220/110kV-phương án 2

b, Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp:
Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá trị độ
cao tác dụng lớn nhất của cột thu lôi cho toàn trạm là. hamax = 8,14 m
Vậy chọn ha = 9 m
c, Tính độ cao của cột thu sét:
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được xác
định bởi:

h = ha + hx

Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ hx: độ cao của vật được bảo vệ.
+ ha: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Đối với phía 220 kV của đề bài các thanh xà cần bảo vệ có độ cao lớn nhất là 17,5m
(hx = 17,5 m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là:
22


h = hx + ha =17,5 + 9 = 26,5 m.

Phía 110 kV các thanh xà độ cao lớn nhất 12 m do đó độ cao tối thiểu cột thu lôi là:
h = hx + ha =12 + 9 = 21 m.


Bán kính bảo vệ của các cột đơn ở các độ cao:

110kV

h(m)
21

220kV

26,5



Bán kính bảo vệ của các cột phối hợp có độ cao bằng nhau:

110kV

220kV



m)
9
16,5
17,25
4,58

12
8
12
17,5

Cặp cột

h(m)

a(m)

m)

(15,16)
(15,16)
(16-17), (17-18), (18-19), (19-20),
(20-21)
(16-17), (17-18), (18-19), (19-20),
(20-21)
(15-22)
(15-22)
(1-2);(2-3); (7-9)
(1-2);(2-3), (7-9)
(1-6)
(1-6)

21
21
21

12
8
12

28
28
30

17
17
16,71

3,75
10,5
3,53

21

8

30

16,71

10,07

21
21
26,5

26,5
26,5
26,5

12
8
17,5
12
17,5
12

30,2
30,2
34
34
51,5
51,5

16,69
16,69
21,64
21,64
19,14
19,14

3,52
10,04
3,11
9,96
1,23

6,21

(6-7)

26,5

17,5

55,5

18,57

0,8

(6-7)

26,5

12

55,5

18,57

5,36

Bán kính bảo vệ của các cặp cột có độ cao khác nhau:

Cặp cột có chiều
cao khác nhau

(9-22)
(3-21)

26,5
26,5

21
21

66,42
57,71

4,125
4,125

62,3
53,6

 Từ các bảng kết quả, ta vẽ được sơ đồ bảo vệ bên dưới:

23

12
12

12,1
13,34

0,08
1,01

3. Bảng so sánh giữa hai phương án
-

Phương
án

Về mặt kỹ thuật: cả 2 phương án đều đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
Về mặt kinh tế:

Số CTL

Độ
cao CTL
đặt Độ cao cần Tổng
CTL (m)
trên độ cao thi
công CTL
(m)
(m)

24

số Tổng
độ
cao cần thi
công (m)

1

2

3
8
7
6
2
1
3
6
5
8

25,5
25,5
20
20
25,5
20
26,5
26,5
21
21

17,5
12
8
12

cột độc lập
cột độc lập
17,5
12
12
8

8
13,5
12
8
25,5
20
9
14,5
9
13

27

335

22

263

Vậy ta chọn phương án 2 để bố trí cột thu sét.

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ NỐI ĐẤT
CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV.

2.1. Khái niệm chung
Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật
nối đất có trị số bé. Trong hệ thống điện có 3 loại nối đất khác nhau:
25