BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Sinh viên thực hiện : PHẠM VĂN KHƯƠNG
Mã sinh viên : 18810110295
Giảng viên hướng dẫn :TS. VŨ THỊ THU NGA
Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN,ĐIỆN TỬ
Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp : D13H3
Khóa : 2018-2023

Hà Nội, tháng 3 năm 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc
----------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CAO ÁP
Họ và tên:…….Phạm Văn Khương ……. Lớp: …..D13H3………
Mã SV:………..18810110295………
Tên đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO
TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 220/110kV
I – DỮ LIỆU BAN ĐẦU
• Bản vẽ sơ đồ mặt bằng và kích thước trạm biến áp 220/110kV

+Trạm biến áp 220/110 kV:
- Phía 220 kV có 4 lộ đường dây, sử dụng sơ đồ 2 thanh góp có thanh
góp vịng, được cấp điện từ 2 MBA (T3, T4) và 2 MBA tự ngẫu (AT1,
AT2).
-Phía 110 kV có 4 lộ đường dây, sử dụng sơ đồ 2 thanh góp có thanh
góp vịng, được cấp điện từ 2 MBA tự ngẫu (AT1, AT2).
- Độ cao xà cần bảo vệ phía 220 kV là 11m và 17m
- Độ cao xà cần bảo vệ phía 110 kV là 8m và 11m
+ Các kích thước hình học khác được cho trên bản vẽ
• Đường dây trên khơng
+ Điện áp:
220kV
+ Loại cột:
cột kim loại
+ Trạm 220kV:
+ Dây dẫn:
AC - 185
+ Dây chống sét:
C - 70
• Điện trở suất của đất: 100 + n = 100 + 95=195Ωm (n là 2 số cuối mã SV)
• Chiều dài khoảng vượt đường dây 220kV: 300m, 110kV: 170m
• Điện trở của cột: 10Ω
• Số ngày sét đánh: 100 ngày/năm
• Mức độ ơ nhiễm: Trung bình
II – NỘI DUNG TÍNH TỐN
Tính tốn bảo vệ chống sét đánh trực tiếp và nối đất trạm biến áp
GV Hướng dẫn

TS. Vũ Thị Thu Nga



17000

Sơ đồ mặt bằng 2 (120,3x172,5)m2


MỤC LỤC

trang

LỜI NĨI ĐẦU......................................................................................................1
CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG DƠNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ ĐẾN
HỆ THỐNG ĐIỆN...............................................................................................2
1. Hiện tượng dơng sét………………... ……........................................................2
2. Ảnh hưởng của dông sét tới hệ thống điện ……………..................................4
3. Vấn đề chống sét................................................................................................5
CHƯƠNG II:BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM...…6
1.Khái niệm chung...............................................................................................6
2.Lý thuyết về tính toán cột,dây thu sét…………………......................................6
2.1.Đặc điểm về kết cấu cột thu lôi…………………......………………….....7
2.2.Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét………...……………….8
3.Các phương án cột thu sét cho sơ đồ trạm theo yêu cầu ……….........................12
3.1.Phương án 1..……………………….......................................................13
3.2.Phương án 2..……………………….......................................................19
3.3.Chọn phương án tối ưu………….……………………….………..….…25
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP..................33
1,Khái niệm chung ……………………………………………………………..26
1.1,Các loại nối ……………………………………………………………...26
1.2,Trị số cho phép của điện trở nối đất…………….………………………..27
1.3, Hệ số mùa……………………………………………………………….27

2, Tính tốn nối đất…………………………………..………………………….28
2.1.Nối đất an tồn………………………………………………..…………28
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN...............................................................................32
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………….………………33
.


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

trang

Bảng 1.1: Thông số về các ngày dơng sét ở các khu vực…………….……………4
Bảng 1.2: Tình hình sự cố lưới điện 220kV miền Bắc từ năm 1987-2009…….…..5
Bảng 2.1. Qui định về loại vật liệu và tiết diện dây dẫn…………………………...7
Bảng 2.4 Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 1……..14
Bảng 2.5 Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 1……..15
Bảng 2.6 Kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên phương án 1…...…..18
Bảng 2.7 Chiều cao hữu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 2……...20
Bảng 2.8 Chiều cao hữu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 2…...…21
Bảng 2.9 Kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên của phương án 2…...24
Bảng 2.10 So sánh 2 phương án…………………………………...…………….25
Bảng 3.1: Hệ số K phụ thuộc vào (l1/l2) …………………………………...……31

1


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

trang


Hình 1.1: Sự biến thiên của dịng điện sét theo thời gian…………………..……..3
Hình 2.1. Phạm vi bảo vệ cho một cột thu sét…………………………………….8
Hình 2.2. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét (đường sinh gấp khúc)…………..9
Hình 2.3. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau………………9
Hình 2.4 .Phạm vi bảo vệ của 2 cột có độ cao khác nhau………………………..10
Hình 2.5. Bán kính bảo vệ của 3 cột có độ cao bằng nhau…………………...…..11
Hình 2.6. Phạm vi bảo vệ của bốn cột thu sét có độ cao bằng nhau…………….11
Hình 2.7. Phạm vi bảo vệ của dây chống sét…………………………………….12
Hình 2.8: Bố trí các cột thu lơi của phương án ………………………………….13
Hình 2.9 Phạm vi bảo vệ của phương án 1…………………………………..…..18
Hình 2.10 Bố trí các cột thu lơi của phương án 2………..………………………19
Hình 2.11 Phạm vi bảo vệ của phương án 2……………………………………..24
Hình 3.1.Sơ đồ mạch vịng nhân tạo và tường trạm……………………………..30

2


LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nó bao gồm các nhà máy
điện, mạng lưới điện và các hộ tiêu thụ điện. Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi
năng lượng sơ cấp như nhiệt năng, cơ năng thành điện năng. Mạng lưới điện
truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ điện.
Giông sét là hiện tượng tự nhiên, là sự phóng tia lửa điện khổng lồ trong khí
quyển giữa các đám mây và mặt đất, khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào các
cơng trình điện, khơng những gây thiệt hại về mặt kinh tế mà cịn đe doạ đến
tính mạng của con người. Vì thế cần thiết phải có các hệ thống chống sét và biện
pháp để bảo vệ an toàn khi có sét đánh vào trạm biến áp.
Cùng với sự phát triển của hệ thống điện các đường dây siêu cao áp cũng
ngày càng được sử phát triển, vì lí do đó mà trong đồ án tốt nghiệp này em xin
được trình bày thêm về phần “nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến tham số

đường dây siêu cao áp khi lựa chọn kết cấu phân pha”, và mạnh dạn viết chương
trình phần mền cho nó.
Chương trình này được em sử dụng để khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố đến
tham số đường dây..Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô
giáo trong bộ môn, em xin trân thành cảm ơn các thầy cơ đã giúp đỡ em hồn
thành đồ án, đặc biệt em cảm ơn cô giáo TS.VŨ THỊ THANH NGA đã tận
tình, chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án để em hoàn thành tốt
nhiệm vụ của mình.
Em xin trân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Khương
Phạm Văn Khương

3


CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ
ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN.
1.Hiện tượng dơng sét.
Dơng sét là một hiện tượng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi khoảng
cách giữa các điện cực khá lớn (trung bình khoảng 5km). Hiện tượng phóng điện
của dơng sét gồm hai loại chính đó là phóng điện giữa các đám mây tích điện và
phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất.Ở đây ta chỉ nghiên cứu phóng
điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất).
Vì hiện tượng phóng điện này gây ảnh hưởng trực tiếp tới hệ thống điện.Các
đám mây được tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cường độ điện
trường lớn sẽ hình thành dịng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là giai
đoạn phóng điện tiên đạo.
Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu
tiên khoảng 1,5.107 cm/s, các lần phóng điện sau thì tốc độ tăng lên khoảng 2.108

cm/s(trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau bởi vì
trong cùng một đám mây thì có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng
sẽ lần lượt phóng điện xuống đất).Tia tiên đạo là mơi trường Plasma có điện tích
rất lớn. Đầu tia được nối với một trong các trung tâm điện tích của đám mây nên
một phần điện tích của trung tâm này đi vào trong tia tiên đạo.
Phần điện tích này được phân bố khá đều dọc theo chiều dài tia xuống mặt đất.
Dưới tác dụng của điện trường của tia tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện
tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn điện
của đất.Nếu vùng đất có địên dẫn đồng nhất thì điểm này nằm ngay ở phía dưới
đầu tia tiên đạo.
Cịn nếu vùng đất có điện dẫn khơng đồng nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác
nhau) thì điện tích trong đất sẽ tập trung về nơi có điện dẫn cao.Q trình phóng
điện sẽ phát triển dọc theo đường sức nối liền giữa đầu tia tiên đạo với nơi tập
trung điện tích trên mặt đất và như vậy địa điểm sét đánh trên mặt đất đã được
định sẵn.Do vậy để định hướng cho các phóng điện sét thì ta phải tạo ra nơi có
mật độ tập trung điện diện tích lớn. Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho
các cơng trình được dựa trên tính chọn lọc này của phóng điện sét.Nếu tốc độ phát
triển của phóng điện ngược là  và mật độ điện trường của điện tích trong tia tiên
đạo là  thì trong một đơn vị thời gian thì điện tích đi và trong đất sẽ là:
is = . 
Cơng thức này tính tốn cho trường hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị
số điện trở nhỏ khơng đáng kể).Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dịng điện
sét, dịng điện này có biên độ và độ dốc phân bố theo hàm biến thiên trong phạm
vi rộng (từ vài kA đến vài trăm kA) dạng sóng của dịng điện sét là dạng sóng
xung kích, chỗ tăng vọt của sét ứng với giai đoạn phóng điện ngược .Khi sét đánh
thẳng vào thiết bị phân phối trong trạm sẽ gây quá điện áp khí quyển
và gây hậu quả nghiêm trọng như: Ngắn mạch đầu thanh góp, cháy nổ, mất điện
trên diện rộng….
2



Hình 1.1: Sự biến thiên của dịng điện sét theo thời gian.
Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và cao độ an toàn khi vận hành, đồng
thời chúng ta phải tính tốn và bố trí bảo vệ chống sét cho hệ thống điện.
Việt Nam là một trong những nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dơng sét khá
mạnh. Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nước Việt nam có một
đặc điểm dơng sét khác nhau:Ở miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70110 ngày
trong một năm và số lần dông từ 150300 lần như vậy trung bình một ngày có thể
xảy ra từ 23 cơn dông. Vùng dông nhiều nhất trên miền Bắc là Móng Cái. Tại
đây hàng năm có từ 250300 lần dông tập trung trong khoảng 100110 ngày.
Tháng nhiều dông 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 cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100 ngày trong một năm. Các
vùng cịn lại có từ 150200 cơn dông mỗi năm, tập trung trong khoảng 90100
ngày. Nơi ít dơng nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ
có dưới 80 ngày dơng.Xét dạng diễn biến của dơng trong năm, ta có thể nhận thấy
mùa dơng khơng hồn tồn đồng nhất giữa các vùng. Nhìn chung, ở Bắc Bộ mùa
dông tập chung trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9. Trên vùng Duyên Hải Trung
Bộ, ở phần phía Bắc (đến Quảng Ngãi) là khu vực tương đối nhiều dông trong
tháng 4, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/tháng, tháng nhiều
dông nhất (tháng 5) quan sát được 1215 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/tháng, Bồng
Sơn 16 ngày/tháng ...), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng
10) dơng cịn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ 25 ngày dơng. Phía Nam dun hải Trung
Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dơng nhất, thường chỉ có trong tháng 5 số
ngày dơng khoảng 10 ngày/tháng như Tuy Hồ 10 ngày/tháng, Nha Trang 8
ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng. Ở miền Nam khu vực nhiều dông nhất ở
đồng bằng Nam Bộ từ 120  140 ngày/năm, như ở thành phố Hồ Chí
Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/năm. Mùa dông ở miền Nam dài hơn mùa
3



dơng 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 dơng đều quan sát được trung bình có từ 15
 20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiều dơng nhất trung bình gặp trên 20
ngày/tháng như ở thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày…
Số ngày dông trên các tháng ở một số vùng trên lãnh thổ Việt Nam xem Bảng 1.1
Bảng 1.1: Thông số về các ngày dông sét ở các khu vực.
Khu vực ven Khu vực
Khu vực cao Khu vực ven Khu vực ven
Số ngày
biển miền
trung du
nguyên miền biển miền
biển miền
dông
Bắc
miền Bắc
Trung
Trung
Nam
2040
2,434,68
2,14,2
1,22,4
1,222,44
1,262,52
4060
4,687,92
4,26,3
2,43,6

2,443,65
2,523,78
6080
7,929,72
6,38,4
3,64,8
3,654,87
3,785,06
80100
9,7212,15
8,410,5
4,86,0
4,876,09
5,066,3
100120
12,1514,58 10,512,6
6,07,2
6,097,31
6,37,76
Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nước phải chịu nhiều ảnh hưởng của
dông st,
đây là điều bất lợi cho hệ thống điện Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu tư
nhiều vào các thiết bị chống sét. Đặc biệt hơn nữa nó địi hỏi các nhà thiết kế
phải chú trọng khi tính tốn thiết kế các cơng trình điện sao cho hệ thống điện
vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy.
2. Ảnh hưởng của dông sét tới hệ thống điện.
Như đã trình bày ở phần trước, biên độ dịng sét có thể đạt tới hàng trăm kA,
đây là nguồn sinh nhiệt vơ cùng lớn khi dịng điện sét đi qua vật nào đó. Thực tế
đã có dây tiếp địa do phần nối đất khơng tốt, khi bị dịng điện sét tác dụng đã bị
nóng chảy và đứt,thậm chí có những cách điện bằng sứ khi bị dịng điện sét tác

dụng đã bị vỡ và chảy ra như nhũ thạch, phóng điện sét cịn kèm theo việc di
chuyển trong khơng 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 trăm km. Khi sét đánh thẳng vào đường dây
hoặc xuống mặt đất gần đường dây 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 nên ngắn mạch pha-đất hoặc ngắn mạch pha–
pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đường dây phải làm việc. Với những đường dây
truyền tải công suất lớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất ổn định cho hệ thống,
nếu hệ thống tự động ở các nhà máy điện làm việc khơng nhanh có thể dẫn đến rã
lưới. Sóng sét cịn 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 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 khơng hiệu quả thì cách điện của
máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt hại vô cùng lớn. Ở Việt Nam đã lắp đặt các
thiết bị ghi sét và bộ ghi tổng hợp trên các đường dây tải điện trong nhiều năm
4


liên tục, kết quả thu thập tình hình sự cố lưới điện 220kV miền Bắc từ năm 19872009 được cho trong bảng sau:
Bảng 1.2: Tình hình sự cố lưới điện 220kV miền Bắc từ năm 1987-2009.
ĐDK Phả Lại-Hà Đông
Dưới 220 kV
Loại sự cố
năm
Tổng số
Vĩnh cửu
Tổng số
Vĩnh cửu Do sét

1987
1989
1996
2000
2004
2009
Tổng số

2
2
24
25
30
19
106

1
5
3
4
2
4
16

2
5
6
2
3
4

22

1
2
2
1
1
4
11

1
1
1
1
1
3
8

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 Đơng là đường dây
quan trọng của miền Bắc nên lấy kết quả trên làm kết quả chung cho sự cố lưới
điện 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 lưới điện.
3.Vấn đề chống sét.
Sau khi nghiên cứu tình hình dơng sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của dông sét
tới hoạt động của lưới điện. Ta thấy rằng việc tính tốn chống sét cho lưới điện
và trạm biến áp là rất cần thiết để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lưới điện.

5



CHƯƠNG II: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM
1.Khái niệm chung
Khi các thiết bị điện trong trạm biến áp bị sét đánh trực tiếp thì sẽ đưa đến các
hậu quả nghiêm trọng: gây nên hư hỏng các thiết bị điện, dẫn đến việc ngừng cung
cấp điện toàn bộ trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản xuất điện
năng và làm ảnh hưởng đến các ngành kinh tế quốc dân khác. Đối với nhà máy
điện và các trạm biến áp ngoài việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào thiết bị
điện cần phải chú ý bảo vệ các cơng trình khác như:
- Đoạn dây nối từ xà cuối của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.
- Đoạn dây dẫn hay thanh dẫn nối máy phát điện và máy biến áp.
- Gian máy của các loại nhà máy điện kiểu hở, các thiết bị thu đựng khí hidro
ngồi trời, các thiết bị chứa dung dịch điện phân ngoài trời.
- Kho dầu, các thùng dầu để ngồi trời, kho xăng. Đối với các cơng trình dễ cháy
nổ thì khơng những cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp mà phải đề phòng sự phát
sinh tia lửa do điện áp gây nên, vì vậy khi tiến hành thiết kế bảo vệ đối với phần
này cần nghiên cứu thêm qui trình đối với các cơng trình dễ cháy nổ. Để bảo vệ
sét đánh trực tiếp ở các nhà máy điện và trạm biến áp cần dùng cột thu lơi. Các
cột thu lơi có thể được đặt độc lập hoặc trong các điều kiện cho phép có thể đặt
trên các kết cấu của trạm, nhà máy. Thông thường để giảm vốn đầu tư và cũng là
để tận dụng độ cao ở các trạm biếnáp và nhà máy điện người ta cố gắng đặt các
cột thu lôi trên các kết cấu trong trạm, trên các cột đèn pha dùng để chiếu sáng,
trên mái nhà … Cột thu lôi độc lập thường đắt hơn nên chỉ dùng khi không tận
dụng được độ cao khác. Nếu đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối
điện ngoài trời và dùng dây thu sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối của
trạm đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung vào hệ thống
nối đất của trạm. Vì vậy khi sét đánh vào dây thu lơi hay vào dây chống sét thì
tồn bộ dòng điện sét sẽ đi vào hệ thống nối đất của trạm và do đó làm tăng thế
của các thiết bị được lối đất chung với hệ thống nối đất của trạm. Độ tăng đó lớn

thì có thể gây nên nguy hiểm cho các thiết bị ấy, do vậy chỉ trong điều kiện cho
phép mới được đặt cột thu lơi trên các cơng trình trong trạm hoặc
dùng dây chống sét ở trong trạm. Khi thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp
và nhà máy điện ngoài các yêu cầu kỹ thuật còn phải chú ý đến các mặt kinh tếvà
mỹ thuật.
2.Lý thuyết về tính tốn cột ,dây thu sét
Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ 110 kV trở lên do có mức cách
điện cao nên có thể đặt cột thu lơi trên kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của
các kết cấu trên đó có đặt cơt thu lơi phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện
sét Is khuếch tán vào trongbđất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất. Ngồi
ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số của điện trở
nối đất.
- Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn
dây
của máy biến áp, vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu
6


khoảng cách giữa 2 điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến
áp theo đường điện phải lớn hơn 15 m.
- Khi bố trí cột thu lơi trên xà của trạm phân phối ngồi trời 110 kV trở lên
phải thực hiện các yêu cầu sau:
+ Ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu lơi vào hệ thống nối đất cần phải
có nối đất bổ xung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán
không được quá 4 Ω (ứng với dịng điện tần số cơng nghiệp).
+ Khoảng cách trong khơng khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi
và bộ phận mang điện không được bé hơn chiều dài của chuỗi sứ.
- 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 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 lơi đến vật được
bảo vệ.
- Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây dẫn
điện đến đèn vào ống chì và chơn vào trong đất.
- Có thể nối dây chống sét bảo vệ đoạn đến trạm vào hệ thống nối đất của trạm
nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của trạm đến điểm nối đất của máy biến áp
lớn hơn 15 m.
- Để đảm bảo về mặt cơ tính và để chống ăn mịn cần phải theo đúng qui định
về loại vật liệu, tiết diện dây dẫn dùng trên mặt đất và dưới đất.
Bảng 2.1. Qui định về loại vật liệu và tiết diện dây dẫn
Dây dẫn dòng điện
Dây dẫn dòng điện
Loại vật liệu
sét dùng
dùng
trên mặt đất
dưới mặt đất
Thép mạ tròn
Φ8 mm
Φ10 mm
Thép dẹt mạ kẽm
20x2,5 mm2
30x3,5 mm2
Cáp thép
Không được dùng
Không được dùng
Thanh đồng trịn
Φ8 mm
Φ8 mm
Thanh đồng dẹt

20x2,5 mm2
20x2,5 mm2
Thanh đồng xoắn
Khơng được dùng
Khơng được dùng
Thanh nhơm trịn
Khơng được dùng
Khơng được dùng
2.1.Đặc điểm về kết cấu cột thu sét
Trong nhưng điều kiện cho phép, như trên đã nói, nếu tận dụng được các độ
cao của các cơng trình trong trạm như các xà để làm giá đỡ cho cột thu lơi. Ví dụ
đối với các trạm biến áp 110 kV trở lên thì cột thu lôi thường đặt trên các xà và
để nối cột thu lơi với hệ thống nối đất thì dùng ngay xà ấy nếu là xà sắt hay dùng
cốt sắt ở bên trong nếu là cột bê tông cốt sắt.
Đối với cột thu lôi độc lập nếu:
+ Độ cao h của cột thu lơi khơng q 20 m thì dùng các ống kim loại ghép lại.
+ Độ cao h lớn hơn 20 m thì dùng loại kết cấu kim loại kiểu mạng để làm giá đỡ
bộ phận thu sét.Nhưng kinh tế nhất là dùng cột thu lơi có giá đỡ bằng gỗ nếu như
độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m và giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép đối
7


với cột thu lơi cao q 20m, khi đó nên tận dụng cốt thép của cột làm dây dẫn
dòng điện sét từ phần thu sét đến hệ thống nối đất.
Trong trường hợp dùng giá đỡ bằng gỗ phải dùng dây dẫn riêng đặt dọc theo giá
đỡ. Cột thu lôi được thiết kế để làm việc ở trạng thái tự do không được làm việc
ở trạng thái căng.
Khi chọn tiết diện các phần tử của cột thu lôi dựa trên sự phát nóng của chúng và
trong trong tính tốn có thể bỏ qua sự tản nhiệt ra mơi trường xung quanh.
Kích thước tiêu chuẩn của một số loại kim thu sét:

+ Kim bằng thép trịn:
Bảng 2.2
Chiều cao có ích ha
(mm)
200 ~ 1000
1000 ~ 2000
2000 ~ 3000
+ Kim bằng thép ống:

Đường kính nhỏ nhất
(mm)
12
16
19

Bảng 2.3
Chiều cao có ích ha
Đường kính nhỏ nhất
(mm)
(mm)
2000 ~ 3000
16
3000 ~ 4000
22
4000 ~ 5000
25
2.2. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét.
2.2.1: Phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu sét.
a,Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có độ cao là h tính cho độ cao hx là một

hình chóp trịn xoay có đường sinh được xác định như sau:
1,6
rx= hx (h-hx)
1+ h

Hình 2.1. Phạm vi bảo vệ cho một cột thu sét.
Trong đó:
- h : chiều cao cột thu sét
- hx : chiều cao cần được bảo vệ
- h – hx :chiều cao hiệu dụng
8


Trong tính tốn, đường sinh được đưa về dạng đường gãy khúc abc được xác
định như sau:

Hình 2.2. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét (đường sinh gấp khúc).
Trong đó:
- ab: đường thẳng nối từ đỉnh cột đến điểm trên mặt đất cách xa chân cột một
khoảng là 0,75h.
- bc: là đường thẳng nối 1 điểm có độ cao trên thân cột là 0,8h đến 1 điểm trên
mặt đất cách chận cột là 1,5h.

Các công thức chỉ để sử dụng cho HTTS có độ cao h < 30m. Khi h30m ta cần
hiệu chỉnh các cơng thức đó theo hệ số p =

5,5
√h

b, Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau.

Xét 2 cột thu sét có độ cao bằng nhau h1 = h2 = h, cách nhau 1 khoảng a.

Hình 2.3. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau.
9


- Khi a = 7h thì mọi vật nằm trên mặt đất ở khoảng giữa 2 cột không bị sét đánh
vào.
- Khi a < 7h thì khoảng giữa 2 cột sẽ bảo vệ được cho độ cao lớn nhất h0 được
xác định như sau: h0 = h - a/7
Phạm vi bảo vệ:
- Phần ngoài: giống như của từng cột
- Phần giữa: cung tròn đi qua 3 điểm 1,2,3 (điểm 3 là điểm đặt cột giả tưởng có
độ cao h0
Tính tốn phạm vi bảo vệ:
- 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: h0 = h - a/7

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 cơng thức
cũng cần được hiệu chỉnh theo hệ số p đã nêu ở mục a.
c, Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Xét 2 cột thu sét có độ cao là h1 và h2, cách nhau 1 khoảng a được bố trí như
hình vẽ:

Hình 2.4 .Phạm vi bảo vệ của 2 cột có độ cao khác nhau.
Phạm vi bảo vệ:
- Phần ngoài: giống như của từng cột.
- 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 là h1.
10


- Phần giữa: giống như của hai cột có độ cùng độ cao h1.
(O1O3' = a' = O1O2 − O3' O2 = a − x) - x là bán kính bảo vệ của cột cao h2 cho
cột giả tưởng h1' .
Tính tốn phạm vi bảo vệ:
- 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 tưởng 3
a' = a – x ( trong đó x là bán kính bảo vệ của cột cao h2 cho cột giả tưởng có độ
cao h1).
a′
- Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa 1, 3’: h01 - 3' =h1 7
d, Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét.
+) Phạm vi bảo vệ cho 3 cột thu sét:
Phạm vi bảo vệ cho 3 cột thu sét có độ cao h1 = h2 = h3 = h cùng bảo vệ cho độ
cao hx được minh họa như hình vẽ dưới đây

Hình 2.5. Bán kính bảo vệ của 3 cột có độ cao bằng nhau
Đó là phần diện tích nằm trong đường bao mà các đường trịn tạo ra.
Trong đó:
- rx1 = rx2 = rx3 = rx: bán kính bảo vệ của từng cột.
- rox1-2 = r0x1-3 = r0x3-2: bán kính bảo vệ chung giữa các cột 1-2, 2-3, 3-1.
+) Phạm vi bảo vệ cho 4 cột thu sét:
Phạm vi bảo vệ cho 3 cột thu sét có độ cao h1 = h2 = h3 = h4 = h cùng bảo vệ
cho độ cao hx được minh họa như hình vẽ dưới đây.

Hình 2.6. Phạm vi bảo vệ của bốn cột thu sét có độ cao bằng nhau

11


Phạm vi bảo vệ là phần diện tích cơng trình nằm trong đường bao ngồi cùng
của hình vẽ.
Với: rx1 = rx2 = rx3 = rx4 = rx
rox1-2 = r0x3-4: bán kính bảo vệ chung giữa các cột 1-2, 3-4
rox1-4 = r0x2-3: bán kính bảo vệ chung giữa các cột 1-4, 2-3
Điều kiện để cơng trình nằm trong miền giới hạn bởi các cột thu sét được bảo vệ
an toàn là: D8.(h-hx))
Trong đó:
D là đường trịn ngoại tiếp phần mặt bằng có dạng hình tam giác,chữ nhật;
h: chiều cao cột thu sét; hx: chiều cao cần bảo vệ.
2.2.2,Phạm vi bảo vệ của dây chống sét.
Phạm vi bảo vệ cả dây chống sét được thể hiện như hình vẽ:

Hình 2.7. Phạm vi bảo vệ của dây chống sét

3. Các phương án cột thu sét cho sơ đồ trạm theo yêu cầu
- Trạm biến áp 220/110kV có kích thước 172,5 x 120,5 (m)
- Các xà phía 110 kV cao 8m và 11m
- Các xà phía 220 kV cao 11m và 17m
- Ta chia trạm thành hai phần:
+ Khu vực chứa các xà phía 220kV có độ cao cần bảo vệ là hx = 17m và hx =
11m.
+ Khu vực chứa các xà phía 110kV và giữa 2 khu vực có độ cao cần bảo vệ là
hx = 11m và hx = 8m
-Trình tự tính tốn :
+ Bước 1: Chọn vị trí đặt cột thu lơi.
+ Bước 2: Tính chiều cao hiệu dụng lớn nhất của từng phía ha max.

+ Bước 3: Tính chiều cao của cột thu lơi các phía: h = hx + ha max.
+ Bước 4: Tính và vẽ phạm vi bảo vệ và kiểm tra.
- Ta xét hai phương án như sau:
12


3.1 Phương án 1
+ Bước 1: Ta bố trí 34 cột thu lơi ở các vị trí như hình vẽ sau:
Phía 220kV bố trí 19 cột, trong đó có 9 cột trên xà đón dây cao 17m (số 1
đến 5, số 16 đến 19), 10 cột trên xà thanh góp cao 11m (số 6 đến 15)
Phía 110kV bố trí 15 cột, trong đó có 6 cột trên xà đón dây cao 11 m (số
29 đến 34), 9 cột trên xà thanh góp cao 8 m (số 20 đến 28)
1

2

3

4

5

6

7

8

9


10

11

12

13

14

15

20

23
29

17

16

21

24

25

30

31


19

18

26

27
33

32

22

28
34

Hình 2.8: Bố trí các cột thu lơi của phương án 1
+ Bước 2: Tính chiều cao hiệu dụng của các cột thu lôi:
Do các cột thu lôi tạo thành lưới cột nên ta sẽ chia lưới cột thành các
nhóm đa giác đỉnh và tính độ cao hiệu dụng ha của từng nhóm cột theo điều kiện
sau:
D
ha 
8
Trong đó: D là đường kính của đường trịn ngoại tiếp đa giác đỉnh.
• Phía 220 kV
Ta chia 15 cột thành 8 hình chữ nhật.
Xét nhóm cột (1-2-7-6) là hình chữ nhật với kích thước:
- Chiều dài cạnh 1-2: a = 34m

- Chiều rộng cạnh 2-7: b = 16m
Đường kính đường trịn ngoại tiếp đi qua chân các cột thu sét trên
là:
D = a 2 + b 2 = 342 + 162 = 37,577(m)

Độ cao tối thiểu của các cột trên là:
ha =

D 37,577
=
= 4, 697(m)
8
8

Xét nhóm cột (12-13-16) là hình tam giác có kích thước:
13


+ Cạnh 12-13: a = 34m
+ Cạnh 12-16: b = 27,784 m
+ Cạnh 13-16: c = 27,827 m
+ Nửa chu vi tam giác trên là: p = 44,806 m
Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đỉnh trên là:

abc
2  p  ( p − a )  ( p − b)  ( p − c )
34  27,784  27,827
D2 =
= 35,183(m)
2  44,806  (44,806 − 34)  (44,806 − 27,784)  (44,806 − 27,827)

D2 =

Độ cao hiệu dụng của nhóm cột là: ha 2  D2 = 35,183 = 4,392(m)
8

8

Tính tốn tương tự cho các đa giác cịn lại ta có bảng sau:
Bảng 2.4 Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 1
Tên đa giác
12-13-16
13-16-17
13-17-18
13-14-18
14-18-19
14-15-19
1-2-7-6; 2-3-8-7;
3-4-9-8; 4-5-10-9
6-7-12-11; 7-8-1312;
8-9-14-13; 9-10-1514

a( m)

b(m)

c(m)

P( m)

D(m)


ha(m)

27,784
27,827
22,000
40,467
22,000
27,781

34,000
17,000
34,026
34,000
17,000
34,000

27,827
22,000
40,467
22,000
27,781
27,824

44,806
33,414
48,247
48,234
33,391
44,803


35,138
27,827
40,467
40,467
27,781
35,136

4,392
3,478
5,058
5,058
3,473
4,392

34

16

-

- 37,577 4,697

34

34

-

- 48,083 6,010


Nhận xét: Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của các nhóm cột này là:
ha − max = 6, 010(m)

Do độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 220kV là hx = 17 m nên chiều cao của các
cột thu lôi là:
h = hx + ha − max = 17 + 6, 010 = 23, 010(m)
Để thuận tiện cho việc thi công và tăng độ an toàn bảo vệ cho thiết bị, ta
nâng cột lên tới 24 m
* Phía 110kV
Ta chia 15 cột phía 110kV thành 6 hình chữ nhật và kết hợp với phía
220kV ta chia thành 9 hình tam giác.
Xét nhóm cột (20-21-23-24) là hình chữ nhật có kích thước:
+ Chiều dài: a = 20 m
+ Chiều rộng: b = 16 m
Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đỉnh trên là:
14

ha,
max

6,01
0


D1 = a 2 + b 2 = 202 + 162 = 25, 612(m)

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột là:
D 25, 612
ha1  1 =

= 3, 202(m)
8
8

Xét nhóm cột (11-20-21) là hình tam giác có kích thước:
+ Cạnh 11-20: a = 27,373m
+ Cạnh 20-21: b = 20 m
+ Cạnh 11-21: c = 36,459 m
+ Nửa chu vi tam giác trên là: p = 41,916 m
Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đỉnh trên là:

abc
2  p  ( p − a )  ( p − b)  ( p − c )
27,373  20  36, 459
D2 =
= 36,962(m)
2  41,916  (41,916 − 27,373)  (41,916 − 20)  (41,916 − 36, 459)
D2 =

Độ cao hiệu dụng của nhóm cột là: ha 2  D2 = 36,962 = 4, 620(m)
8

8

Tính tốn tương tự cho các đa giác cịn lại ta có bảng sau:
Bảng 2.5 Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 1
Tên đa giác
11-20-21
11-12-21
12-16-21

16-21-24
16-24-25
16-17-25
17-25-26
17-18-26
18-26-27
18-19-27
19-27-28
19-22-28
15-19-22
20-21-24-23

a, m
27,373
36,459
28,622
26,958
33,781
21,292
24,945
26,729
27,312
21,152
25,499
26,122
16,321
20

23-24-30-29;
20

26-27-33-32
24-25-31-30;
25-26-32-31; 30
27-28-34-33

b, m
20,000
34,000
27,784
16
30
17,000
30,000
34,000
20,000
17,000
30,000
16,321
27,824
16
14
14

c, m
36,459
28,622
26,958
33,781
21,292
24,945

26,729
27,312
21,152
25,499
26,122
16,000
27,041
-

p, m
41,916
49,541
41,682
38,3695
42,537
31,619
40,837
44,021
34,232
31,826
40,811
29,222
35,593
-

D, m
36,962
38,650
32,116
34,365

34,257
25,296
31,751
34,764
27,511
25,684
31,719
27,441
28,761
25,612

ha, m
4,620
4,831
4,014
4,296
4,282
3,162
3,969
4,345
3,439
3,211
3,965
3,430
3,595
3,202

-

-


24,413

3,052

-

-

33,106

4,138

15

ha, max

4,831


Nhận xét: Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của các nhóm cột này là:
ha − max = 4,831(m)

Do độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 110kV là hx = 11m nên chiều cao
của các nhóm cột thu sét là:
h = hx + ha − max = 11 + 4,831 = 15,831(m)

Để thuận tiện cho việc thi cơng và tăng độ an tồn cho thiết bị ta nâng
cột lên tới 16 m
+ Bước 3: Tính tốn phạm vi bảo vệ cột thu lôi

Ta chỉ xét phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên dọc theo đa giác đỉnh do
phần diện tích bên trong đã được bảo vệ. Chiều cao các cột thu lôi đều nhỏ hơn
30m nên trong cơng thức tính ta khơng cần nhân với hệ số hiệu chỉnh p.
Tính bán kính bảo vệ của một cột thu lôi:
- Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 24 m
Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 17 m là:
Do hx = 17  2  24 = 16(m) nên rx (17) = 0,75  24 − 0,75 17 = 5, 25(m)
3

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m là:
Do hx = 11  2  24 = 16(m) nên rx (11) = 1,5  24 − 1,875 11 = 19 = 15,375(m)
3

-Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 16 m:
Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11 m là:
Do hx = 11  2 16 = 10, 66(m) nên rx (11) = 1,5 16 − 1,875 11 = 3,75(m)
3

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 8m là:
Do hx = 8  2 16 = 10, 66(m) nên rx (8) = 1,5 16 − 1,875  8 = 9(m)
3

Tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên:
- Phía 220kV:
+ Xét cặp cột (1-2) có cùng độ cao 24m và đặt cách nhau một khoảng là a =
34m
Do a = 34  7  h28 = 7  24 = 168(m) nên chiều cao lớn nhất được bảo vệ giữa 2 cột
là:
ho1− 2 = h −


a
34
= 24 −
= 19,143(m)
7
7

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 17m và hx = 11m là:
Do hx = 17  2  ho1−2 = 2 19,143 = 12, 762(m)
Nên: rox1−2(17)

3
3
= 0, 75  (ho1−2 − hx ) = 0, 75  (19,143 − 17) = 1, 607(m)

Do hx = 11  2  ho1−2 = 2 19,143 = 12, 762(m)

3
3
= 1,5  ho1− 2 − 1,875  hx = 1,5 19,143 − 1,875 11 = 8, 089(m)

Nên: rox1−2(11)
- Phía 110kV:
+ Xét cặp cột (20-23) có độ cao 16m và đặt cách nhau một khoảng là a = 16 m
16


Do a = 16 m < 7×16 = 112 (m) nên chiều cao lớn nhất được bảo vệ giữa 2 cột là:

h01−2 = h -


a
7

= 16 - 16 = = 13,714 (m)
7

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m và hx = 8m là:
Do hx = 11  2  h01−2 = 2 13, 714 = 9,143(m)
Nên: r0 x1−2(11)

3
3
= 0, 75 13, 714 − 0, 75  11 = 2, 036(m)

Do hx = 8  2  h01−2 = 2 13, 714 = 9,143(m)

3
3
r0 x1− 2(8) = 1,5 13, 714 − 1,875  8 = 5,571( m)

Nên:
- Phía 220-110kV:
+ Xét cặp cột (11-20) có độ cao 24m và 16m và đặt cách nhau một
khoảng 27,372 m
+Bán kính bảo vệ của cột số 11 cao 24m cho phần độ cao 16m là:
Do 16  2  h = 2  24 = 16(m)
3
3
x = 1, 5  24 − 1,875 16 = 6( m)


Nên
+Khoảng cách từ cột số 20 đến cột giả tưởng có cùng độ cao là:
a’ = a – x = 27,372 – 6 = 21,372 m
+Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa cột số 20 và cột giả tưởng cùng độ cao là:
ho11'− 20 = 16 −

21, 372
= 12, 947(m)
7

+Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng h011’-20 cho độ cao 11m là:
Do 11  2  ho11'−20 = 2 12, 947 = 8, 631(m)
3

3
= 0, 75 12,947 − 0, 75 11 = 1, 460(m)

Nên: rox11'−20(11)
+Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 8m là:

Do 8  2  ho11'−20 = 2 12, 947 = 8, 631(m)
3

3

Nên rox11'−20(8) = 1,5 12,947 − 1,875  8 = 4, 420(m)
+ Xét cặp cột (15-22) có độ cao 24m và 16m và đặt cách nhau một khoảng
27,041 m
+Bán kính bảo vệ của cột số 15 cao 24m cho phần độ cao 16m là:

Do 16  2  h = 2  24 = 16(m)
3
3
x = 1, 5  24 − 1,875 16 = 6( m)

Nên
Khoảng cách từ cột số 22 đến cột giả tưởng có cùng độ cao là:
a’ = a – x = 27,041 – 6 = 21,041 m
+Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa cột số 22 và cột giả tưởng cùng độ cao là:
ho15' − 22 = 16 −

21, 041
= 12, 994(m)
7

Bán kính bảo vệ của cột giả tưởng h015’-22 cho độ cao 11m là:
Do 11  2  ho15'−22 = 2 12, 994 = 8, 663(m)
3

3

17


Nên: rox15'−22(11) = 0, 75 12,994 − 0, 75 11 = 1, 496(m)
+Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 8m là:
Do 8  2  ho15'−22 = 2 12, 994 = 8, 663(m)
3

3


Nên rox15'−22(8) = 1,5 12,994 − 1,875  8 = 4, 491(m)
-Tính tốn tương tự cho các cặp cột biên cịn lại ta có kết quả như bảng sau:
Bảng 2.6 Kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên phương án 1
Loại cặp cột Tên
h1 h2 a
ho
2/3ho hx1
20-23; 22-28 16 16 16
13,71 9,143 11
23-29; 28-34 16 16 14
14,00 9,333 11
110kV
29-30; 32-33 16 16 20
13,14 8,762 11
30-31; 31-32;
16 16 30
11,71 7,810 11
33-34
1-2; 2-3;
3-4; 4-5;
24 24 34
19,14 12,762 17
11-12; 17-18
1-6, 5-10
24 24 16
21,71 14,476 17
220kV
6-11, 10-15
24 24 34

19,14 12,762 17
12-16
24 24 27,75 20,03 13,356 17
15-19
24 24 27,82 20,02 13,350 17
16-17; 18-19 24 24 17
21,57 14,381 17
11-20
24 16 27,37 20,09 13,393 11
220-110kV
15-22
24 16 27,04 20,13 13,425 11
-Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét được hiển thị trong hình sau:
3

2

1

4

5

6

7

8

9


10

11

12

13

14

15

20

23
29

17

16

21

24
30

25
31


19

18

26

27
33

32

22

28
34

Hình 2.9 Phạm vi bảo vệ của phương án 1
18

rox1
2,036
2,250
1,607

hx2
8
8
8

rox2

5,571
6,000
4,714

0,536 8

2,786

1,607 11

8,089

3,536
1,607
2,276
2,269
3,429
1,460
1,496

11,946
8,089
9,427
9,413
11,732
4,420
4,491

11
11

11
11
11
8
8


Kết luận: Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng chiều dài kim thu sét là:
L110 = 9× (16-8) + 6× (16-11) = 102 m
L220 = 10× (24-11) + 9× (24-17) = 193 m
 L1 = 102 + 193 = 295 m
3.2. Phương án 2
+ Bước 1: Ta bố trí 26 cột thu lơi ở các vị trí như hình vẽ sau:
Phía 220kV bố trí 14 cột, trong đó có 9 cột trên xà đón dây cao 17m, 5 cột
trên xà thanh góp cao 11m.
Phía 110kV bố trí 12 cột trong đó có 6 cột trên xà đón dây cao 11m, 6 cột
trên xà thanh góp cao 8m.
3

2

1

6

15

7


16

4

8

11

21

22

9

17

19

23

10

14

13

12

18


5

24

20
25

26

Hình 2.10 Bố trí các cột thu lơi của phương án 2
+ Bước 2: Tính chiều cao hiệu dụng của các cột thu lôi:
Do các cột thu lôi tạo thành lưới cột nên ta sẽ chia lưới cột thành các nhóm đa
giác đỉnh và tính độ cao hiệu dụng ha của từng nhóm cột theo điều kiện sau:
D
ha 
8
Trong đó: D là đường kính của đường trịn ngoại tiếp đa giác đỉnh.
* Phía 220 kV
+ Xét nhóm cột (1-2-7-6) là hình chữ nhật với kích thước:
- Chiều dài: a = 50m
- Chiều rộng: b = 34 m
Đường kính đường trịn ngoại tiếp đi qua chân các cột thu sét trên
là:
D = a 2 + b 2 = 502 + 342 = 60, 465(m)
19