ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 39

Chương 3

BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP
TRẠM BIẾN ÁP 110/35 KV.

3.1-KHÁI NIỆM CHUNG.
Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân
phối điện.
Đối với trạm biến áp 110/35kV thì các thiết bị điện của trạm được đặt ngoài
trời nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề
không những chỉ làm hỏng đến các thiết bị trong trạm mà còn gây nên những
hậu quả cho nhữ
ng ngành công nghiệp khác do bị ngừng cung cấp điện . Do vậy
trạm biến áp thường có yêu cầu bảo vệ khá cao.
Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta dùng
hệ thống cột thu lôi, dây thu lôi. Tác dụng cuả hệ thống này là tập trung điện tích
để định hướng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn
bên dưới hệ thống này.
Hệ thố
ng thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét
vào hệ 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 một cách nhanh nhất, đảm bảo sao
cho khi có dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn
để gây phóng điện ngượ
c đến các thiết bị khác gần đó.
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 về yêu cầu
về kỹ thuật, mỹ thuật.

3.2- CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG

SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP.

Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an
toàn của hệ thống bảo vệ. Hệ thống bảo vệ trạm 110/35kV ở đây ta dùng hệ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 40
thống cột thu lôi, hệ thống này có thể được đặt ngay trên bản thân công trình
hoặc đặt 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 đảm bảo an toàn trong điều kiện phóng điệ
n ngược từ hệ thống thu
sét sang thiết bị. Vì đặt kim thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có phóng
điện sét, 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 mà mức
cách đi
ện 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 phân phối có điện áp từ 110kV trở lên có mức cách điện khá
cao (cụ thể khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chu
ỗi sứ lớn) do đó có
thể đặt các cột thu lôi trên các kết cấu của trạm và các kết cấu trên đó có đặt cột
thu lôi thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm theo đường ngắn nhất sao
cho dòng điện sét khuyếch tán vào đất theo 3 đến 4 cọc nối đất, mặt khác mỗi
trụ phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số đ
iện trở nối đất.

Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời điện áp từ 110kV 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 đường điện .
Tiế
t diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định
nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua.
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.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 41
3.3- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT THU
LÔI.

Với yêu cầu thiết kế hệ thống chống sét cho trạm 110kV và dựa vào độ cao
của các thiết bị ta có thể bố trí được các cột thu lôi và tính được độ cao của
chúng.
3.3.1- Các công thức sử dụng để tính toán.

- Độ cao cột thu lôi:
h =h
x
+ h
a
(3 – 1)
Trong đó: + h
x
: độ cao của vật được bảo vệ.
+ h
a

: độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng
nhóm cột. (h
a
≥ D/8 m).
(với D là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột)
- Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là:
)23()hh(
h
h
1
6,1
r
x
x
x
−−
+
=
- Nếu h
x
≤ 2/3h thì:
)
h8,0
h
1.(h5,1r
x
x
−=
(3 –3)
- Nếu h

x
> 2/3h thì: )
h
h
1.(h75,0r
x
x
−= (3-4)
Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn từng cột đơn cộng
lại. Nhưng để các cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai cột
phải thoả mãn a
≤ 7h ( trong đó h là độ cao của cột thu lôi ).
Khi có hai cột thu lôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa
hai cột là h
o
và được xác định theo công thức:

)(
a
hh
o
53
7
−−=
Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân
cột là r
xo
và được xác định như sau:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 42


)(
h
h
,
r
o
x
xo
63
1
61
−
+
=

H×nh (3 – 1 ):
Tr−êng hîp hai cét thu l«i cã chiÒu cao b»ng nhau .
r
x
0,2h
h
1,5h
0,75h
r
xo
r
x
h
o

=h-a/7
R
h
x
0
a

- Trường hợp hai cột thu lôi có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi
bảo vệ được xác định như sau:
- Khi có hai cột thu lôi A và B có độ cao h
1
và h
2
như hình vẽ dưới đây:

(H×nh 3 – 2 ):
Tr−êng hîp hai cét thu l«i cã chiÒu cao kh¸c
a
'
2
h
2
1
h
1
3
R
a

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp

Trang 43
- Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h
2
, khi đó các
khoảng cách AB = a; BC = a
'
. Khi đó xác định được các khoảng cách x và a
'
như
sau:

)()hh.(
h
h
,
-ax-aa'
)hh.(
h
h
,
x
73
1
61
1
61
21
1
2
21

1
2
−−
+
==
−
+
=

Đối với trường hợp khi có hai cột thu lôi cao bằng nhau ta có phạm vi bảo vệ
ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là h
o
:
7
a
hh
o
−=
Tương tự ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột B và C là:
)hh.(
h
h
,
ah
7
a'
hh
o 21
1
2

22
1
61
−
+
+−=−=
)hh.(
h
h
,
r
xoxo
−
+
=
1
2
1
61

3.3.2- Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột thu lôi bảo vệ trạm biến áp
110/35kV.
- Trạm có diện tích là: 57 x 58,350m và bao gồm:
+ Hai máy biến áp T
1
và T
2

+ 2 lộ 110kV và 6 lộ 35kV.
- Độ cao các thanh xà phía 110kV là 10m và 8m.

- Độ cao các thanh xà phía 35kV là 9m và 7m.
- Ngoài ra trạm còn có 3 cột chiếu sáng cao 21m.
3.3.3- Trình tự tính toán.
Trạm biến áp E35 Phủ Lý được hai đường 110kV cấp, một đường từ Hà
Đông cấp về, một đường từ Ninh Bình cấp lên, hai đường 110kV này được nối
với nhau qua máy cắt liên lạc giữa hai hệ thống thanh góp.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 44
Trạm có cấp điện áp 110/35kV và có hai máy biến áp T
1
; T
2
được nối với
hai lộ đường dây vào 110kV và sáu lộ đường dây 35kV.
Phía 110kV có hai hệ thống thanh góp và có máy cắt liên lạc.
Sau khi khảo sát sơ bộ sơ đồ mặt bằng trạm, vị trí bố trí các thiết bị trong
trạm và yêu cầu bảo vệ của mỗi thiết bị, ta đưa ra hai phương án đặt cột thu lôi
như sau:
3.3.3.1- Phương án 1.
- Các cột thu lôi phía trạm 110kV được bố trí độc lập là cột số 5 có độ cao là
21m; các cột số 1 đến số 4 được bố trí trên các thanh xà có độ cao 10m và các
cột này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m)
- Các cột thu lôi phía 35kV được bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột
cao thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu
lôi độc lập cao 21m là cột số 10 và 11. Hình ( 3 – 3 )


Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi:

Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi một tam giác (hoặc tứ giác) thì độ

cao của cột thu lôi phải thoả mãn: D ≤ 8h
a

Trong đó:
- D: Là đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác ( hoặc tứ giác), tạo bởi
các chân cột. đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo vệ được.
- h
a
: Là độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Hình
(
3–3
)
:
Đ
ư
ờ
n
g
t
r
òn n
g
oại ti
ế
p
tam
g
iác
đ

i
q
ua 3 chân cột thu
l
ôi
5
1 0 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 45
Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi bao giờ cũng lớn hơn phạm vi
bảo vệ của cột đơn cộng lại. Điều kiện để cho hai cột thu lôi có thể phối hợp
được với nhau để bảo vệ được vật có độ cao h
x
nào đó là: a ≤ 7h
Với a là khoảng cách giữa hai cột thu lôi.
- Xét nhóm cột 1;2;5.
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi
các cột 1;2;5. (1 ÷ 2 = 26m; từ điểm giữa 1÷2 với 5 = 8,5m ) Và đường kính
vòng tròn là:
Xét tam giác (1;2;5) , ta có: (1;2)=26 m ; (0;5)=8,5 m, suy ra :
m53,155,813)2;0()5;0()5;2(
2222
=+=+=

Ta có công thức để tính đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5):
)(
)cp).(bp).(ap.(p.
c.b.a
r 83
4

−
−−−
=

Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (1;2;5):
2
cba
p
+
+
=
+ r là bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5).
Thay số vào (3 –8 ) ta có:
Bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là:

5328
2
5315531526
,
,,
p =
++
=

m.,
),,).(,,).(,.(,.
,.,.
r 214
531553285315532826532853284
5315531526

=
−−−
=
Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là: D =14,2. 2 = 28,4m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;2;5 bảo vệ được hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
553
8
428
8
===
- Xét nhóm cột (3;4;5) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi
các cột 3;4;5. (3 ÷ 4 = 17m; khoảng cách từ 5 đến (3÷4)= 20,35m ).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 46
Đoạn (4÷5): m.,, 9205204
22
=+=
Đoạn (3÷5):
m.,, 272452013
22
=+=
31
2
272492017

=
++
=
,,
p

m.,
),).(,).(.(.
,.,.
r 5512
272431920311731314
272492017
=
−−−
=

Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (3;4;5) là: D =12,55. 2 = 25,1m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 3;4;5 bảo vệ được hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
143
8
125
8
===
- Xét nhóm cột (6;7;11) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi

các cột 6;7;11. Có: (6 ÷ 7) = 15m; (6÷11) = 15m ); (7÷11) = 15.1,41 = 21,2m
625
2
2211515
,
,
p =
++
=
m.,
),,).(,).(,.(,.
,
r 610
22162515625156256254
2211515
=
−−−
=
Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 10,6. 2 =21,2m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 6;7;11 bảo vệ được hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
652
8
221
8
===

Vì tam giác (8;9;10)bằng tam giác (6;7;11) nên ta có độ cao tác dụng tối
thiểu để các cột 8;9;10 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
652
8
221
8
===
Các cột 2;5;3. Có: (2 ÷ 5) = 19m; (3÷5) = 24m ); (2÷3) = 28,85m
935
2
85282419
,
,
p =
++
=
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 47
m.,
),,).(,).(,.(,.
,
r 7514
852893524935199359354
85282419
=
−−−

=
Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 14,75. 2 =29m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 2;5;3 bảo vệ được hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:
m.,
D
h
a
63
8
29
8
===
Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá
trị độ cao tác dụng tối thiểu của cột thu lôi toàn trạm là chiều cao tác dụng của
nhóm cột nào có giá trị lớn nhất. Do vậy ta lấy: h
a
= 3,6m.
Tính độ cao cột thu lôi – chọn kim thu sét:
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp
được xác định bởi:

Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ h
x
: độ cao của vật được bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Đối với phía 110kV các thanh xà cao 10m (h

x
= 10m) do đó độ cao tối thiểu
của cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a
=10 + 3,6 = 13,6m.
Vì chủng loại chung của cột ly tâm cốt sắt có độ cao 12m ;16 m, mặt khác do
có các cột chiếu sáng có độ cao là 21m, nên ta chọn loại cột 16m. Kim thu sét ta
chọn loại sắt ống có chiều cao là 5m. Do đó độ cao cột thu lôi là:
h = 16 + 5 = 21m.
Vậy độ cao bảo vệ phía 110kV là: 21m.
Đối với phía 35kV các thanh xà cao 9m (h
x
= 9m) do đó độ cao tối thiểu của
cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a
=9 + 3,55 = 12,6m.
Ta cũng chọn độ cao bảo vệ phía 35kV là: 21m.
Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 21m:
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 10m: h
x
=10 m < 2/3 h = 14 m. Nên:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 48
m,
.,

.,
h.,
h
h.,r
x
x
7512
2180
10
12151
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 9m:
m,
.,
.,

h.,
h
h.,r
x
x
62514
2180
9
12151
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m:

m,
.,
.,

h.,
h
h.,r
x
x
516
2180
8
12151
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=

- Bán kính bảo vệ ở độ cao 7m:

m,
.,

.,
h.,
h
h.,r
x
x
37518
2180
7
12151
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi:
- Xét cặp cột 1;2. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 26m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:


m,
a
hh
o
317
7
26
21
7
=−=−=
Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
Ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,5m. Nên :
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
h.,r
o
x
oxo
27
31780
10
131751
80

151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=

Ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h = 11,5m
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo

9510
31780
8
131751
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=

- Xét cặp cột 1;5: khoảng cách giữa hai cột là :

.m,,,
;
a
;
5315581358

2
21
222
2
51
=+=+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

m,
,a
hh
o
7818
7
5315
21
7
=−=−=
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 49
Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
Ở độ cao 10m: h
x

= 10m < 2/3h
o
= 12,52m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
429
781880
10
1781851
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞

⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 8m: h
x
= 8 < 2/3h
o
= 12,52m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
1713
781880
8
1781851
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜

⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Tương tự như cặp cột 1;5, cặp cột 2;5 có:
Ở độ cao 10m: r
xo
= 9,42m ; Ở độ cao 8m : r
xo
=13,17m.
- Xét cặp cột 3;4: khoảng cách giữa hai cột là: a =17m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

m,
a
hh
o
5718
7
17
21
7

=−=−=
Ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 12,38m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
85512
571880
8
1571851
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h
o
= 12,38m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
85512
571880
8
1571851
80
151 =
⎟

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
- Xét cặp cột 3;5: khoảng cách giữa hai cột là:

.m,,a 272452013
22
=+=
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m,
,a
hh
o
5317
7
2724
21

7
=−=−=

Ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,688m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
5457
531780
10
1531751
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 8m: h
x
= 8m <2/3 h
o
= 11 688m.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 50
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
29511
531780
8
1531751

80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
- Xét cặp cột 4;5: khoảng cách giữa hai cột là:

.m,,a 88205204
22
=+=

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m
,a
hh
o

18
7
8820
21
7
=−=−=
Ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,688m.

.m,
.,
,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
258
1880
10
11851
80
151 =
⎟
⎠
⎞

⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h
o
= 11,688m.

.m
.,
,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
12
1880

8
11851
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
- Xét cặp cột 2;3: khoảng cách giữa hai cột là: a =28,85m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m,
,a
hh
o
87816
7
8528

21
7
=−=−=
Ở độ cao 10m: h
x
= 10m < 2/3h
o
= 11,25m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
5676
8781680
10
18781651
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 8m: h
x
= 8m < 2/3h
o
= 11,25m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
310
8781680
8
18781651
80

151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=

- Xét cặp cột 6;7: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
=−=−=


Ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 12,85m.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 51
m,
,.,
.,.,
h.,
h
h.,r
o
x
oxo
04512
281980
9
1281951
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−==
Ở độ cao 7m: h
x
= 7m < 2/3h
o
= 12,85m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
79515
281980
7
1281951
80
151 =
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
- Xét cặp cột 6;11: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
=−=−=
Tương tự như cặp cột 6;7 ta có: - Ở độ cao 9m: r

xo
=12,045m.
- Ở độ cao 7m: r
xo
=15,795m.
- Xét cặp cột 7;11: khoảng cách giữa hai cột là:

m21,212.152.aa
)76(
===
−

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
.m,
,a
hh
o
96917
7
2121
21
7
=−=−=
Ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.
.m,
,.,

.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
0710
9691780
9
19691751
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=


Ở độ cao 7m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
8313
9691780
7
19691751
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟

⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
- Xét cặp cột 8;9: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
=−=−=
Tương tự cặp cột 6;7 ta có: - Ở độ cao 9m: r
xo
= 12,045m.
- Ở độ cao 7m: r
xo
= 15,795m.
- Xét cặp cột 9;10: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 52
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:


.m,
a
hh
o
2819
7
12
21
7
=−=−=
Tương tự cặp cột 6;7 ta có: - Ở độ cao 9m: r
xo
= 12,045m.
- Ở độ cao 7m: r
xo
= 15,795m.
- Xét cặp cột 8;10: khoảng cách giữa hai cột là:

.m21,212.152.aa
)98(
===
−

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m,
,a
hh
o

96917
7
2121
21
7
=−=−=
Ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
0710
9691780
9
19691751
80
151 =
⎟
⎠
⎞

⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=

Ở độ cao 7m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 11,979m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
8313
9691780

7
19691751
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
- Xét cặp cột 7;8: khoảng cách giữa hai cột là: a = 10m
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m,
a
hh
o
5719
7
10

21
7
=−=−=
Ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 13m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
4812
571980
9
1571951
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 7m: h
x
= 7m < 2/3h
o
= 13m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h.,r
o
x
oxo
2316
571980
7
1571951
80

151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi
cho toàn trạm. Cụ thể được trình bày ở hình (3 – 5 ).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 53
Từ hình vẽ (3 – 5 ) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong
phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi.
Vậy với cách bố trí thu lôi như phương án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật.
Bảng (3–1) và bảng (3-2) trình bày kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột
thu lôi ở phương án I .

Bảng 3-1 :
Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi
Vị trí các cột h (m) h

x
(m) h
a
=h-h
x
r
xo
(m) h
o
(m)
1-2 21 10 11 7,2 17,3
1-2 21 8 13 10,95 17,3
1-5 21 10 11 9,42 18,78
1-5 21 8 13 13,17 18,78
2-5 21 10 11 9,42 18,78
2-5 21 8 13 13,17 18,78
2-3 21 10 11 6,567 16,878
2-3 21 8 13 10,3 16,878
3-4 21 10 11 9,1 18,57
3-4 21 8 13 12,855 18,57
3-5 21 10 11 7,545 17,53
3-5 21 8 13 11,295 17,53
4-5 21 10 11 8,25 18,0
4-5 21 8 13 12,0 18,0
6-7 21 9 12 12,045 19,28
6-7 21 7 14 15,595 19,28
6-11 21 9 12 12,045 19,28
6-11 21 7 14 15,595 19,28
7-11 21 9 12 10,07 17,969
7-11 21 7 14 13,83 17,969

8-9 21 9 12 12,045 19,28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 54
8-9 21 7 14 15,595 19,28
9-10 21 9 12 12,045 19,28
9-10 21 7 14 15,595 19,28
8-10 21 9 12 10,07 17,969
8-10 21 7 14 13,83 17,969


Bảng 3–2 :
Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi phương án I

Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
x
(m)
1 21 10 11 12,75
1 21 8 13 16,5
2 21 10 11 12,75
2 21 8 13 16,5
3 21 10 11 12,75
3 21 8 13 16,5
4 21 10 11 12,75
4 21 8 13 16,5

5 21 10 11 12,75
5 21 8 13 16,5
6 21 9 12 14,625
6 21 7 14 18,375
7 21 9 12 14,625
7 21 7 14 18,375
8 21 9 12 14,625
8 21 7 14 18,375
9 21 9 12 14,625
9 21 7 14 18,375
10 21 9 12 14,625
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 55
10 21 7 14 18,375
11 21 9 12 14,625
11 21 7 14 18,375


3.3.3.2- Phương án 2.
- Các cột thu lôi phía trạm 110kV được bố trí độc lập là cột số 5 có độ cao là
21m; các cột số 1 đến số 4 được bố trí trên các thanh xà có độ cao 10m và các
cột này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m)
- Các cột thu lôi phía 35kV được bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột
cao thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu
sét độc lập cao 21m là cột số 10 và 11 ta đặt ở vị trí mới như hình ( 3 – 6 ).
Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi:
Cách tính được tiến hành tương tự như ở phương án 1.
Xét nhóm cột (1;2;5) (2;3;5) (3;4;5):
Tương tự như ở phương án 1 ta có bảng ( 3 – 3 ):
Nhóm cột

Đường kính vòng tròn
ngoại tiếp tam giác (D)
Độ cao tối thiểu để nhóm cột bảo vệ được
hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng (h
a
)
(1;2;5) 28,4m 3,55m
(3;4;5) 25,1m 3,14m
(2;3;5) 29m 3,6m
Xét nhóm cột (6;7;11) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi
các cột (6;7;11).
Đoạn (6÷7) = 15m. Đoạn (6÷11) = (7÷11)
.m.,, 77161557
22
=+=

2724
2
7716771615
,
,,
p =
++
=

.m,
),,).(,,).(,.(,.

r 379

771627247716272415272427244
7716771615
=
−−−
=
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 56
Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11)là: D =9,37.2 = 18,75m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột (6;7;11) bảo vệ được hoàn toàn diện tích
giới hạn bởi chúng là:

.m,
,D
h
a
342
8
7518
8
===
Tương tự ta có nhóm cột (8;9;10) có các giá trị như nhóm cột (6;7;11):
h
a
=2,34m.
Tính độ cao của cột thu lôi – kim thu sét:
- Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp
được xác định bởi:
Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
+ h
x

: độ cao của vật được bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
- Đối với phía 110kV các thanh xà cao 10m (h
x
= 10m) do đó độ cao tối
thiểu của cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a
=10 + 3,6 = 13,6m.
Vì chủng loại chung của cột ly tâm cốt sắt có độ cao 12m; 16m, mặt khác do
có các cột chiếu sáng có độ cao là 21m, nên ta chọn loại cột 16m. Kim thu sét ta
chọn loại sắt ống có chiều cao là 5m. Do đó độ cao cột thu lôi là:
h = 16 + 5 = 21m.
Vậy độ cao bảo vệ phía 110kV là: 21m.
- Đối với phía 35kV các thanh xà cao 9m (h
x
= 9m) do đó độ cao tối thiểu
của cột thu lôi là: h = h
x
+ h
a
=9 + 3,6 = 12,6m.
Ta cũng chọn độ cao bảo vệ phía 35kV là: 21m.
Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 21m:
Ở các độ cao (10;9;8;7)m như đã tính ở phần 1 ta có bảng (3 –4 ).
* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột (1;2), (1;5), (2;5), (3;4), (3;5), (4;5), (2;3)

như bảng (3 – 5 ).
Xét cặp cột (6;7) và (8;9) có:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 57
Ở độ cao 9m như ở phương án1 ta có bảng ( 3 – 4 ) :
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
xo
(m) h
o
(m)
6-7 21 9 12 12,045 19,28
6-7 21 7 14 15,595 19.28
8-9 21 9 12 12,045 19,28
8-9 21 7 14 15,595 19.28

Xét cặp cột (6;11) khoảng cách giữa hai cột là: a = 16,77m.
Độ cao lớn nhất của khu vực được bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

.m,
,a
hh
o
618
7

7716
21
7
=−=−=
Ở độ cao 9m: h
x
= 9m < 2/3h
o
= 12,4m.

.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h,r
o
x
oxo
3258
81680
9
181651
80
151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝

⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Ở độ cao 7m: h
x
= 7m < 2/3h
o
= 12,4m.
.m,
,.,
.,.,
h.,
h
.h,r
o
x
oxo
07512
81680
7
181651
80

151 =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
Vì cặp cột (6;11), (7;11), (8;10), (9;10) như nhau nên ta có bảng (3 – 5 ):
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
xo
(m) h
o
(m)
6-11 21 9 12 8,325 16,8

6-11 21 7 14 12,075 16,8
7-11 21 9 12 8,325 16,8
7-11 21 7 14 12,075 16,8
8-10 21 9 12 8,325 16,8
8-10 21 7 14 12,075 16,8
9-10 21 9 12 8,325 16,8
9-10 21 7 14 12,075 16,8
Nhận xét:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 58
Qua tính toán ở trên ta có các bảng ( 3 – 7) và ( 3 – 8 ) vẽ phạm vi bảo vệ của
hệ thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể được trình bày ở hình (3 – 7).
Từ hình vẽ (3 – 7) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong
phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi.
Vậy với cách bố trí thu lôi như phương án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật.




Bảng (3–6): Kết quả tính toán phạ
m vi bảo vệ của cột thu lôi ở phương án 2
Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
x
(m)

1 21 10 11 12,75
1 21 8 13 16,5
2 21 10 11 12,75
2 21 8 13 16,5
3 21 10 11 12,75
3 21 8 13 16,5
4 21 10 11 12,75
4 21 8 13 16,5
5 21 10 11 12,75
5 21 8 13 16,5
6 21 9 12 14,625
6 21 7 14 18,375
7 21 9 12 14,625
7 21 7 14 18,375
8 21 9 12 14,625
8 21 7 14 18,375
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 59
9 21 9 12 14,625
9 21 7 14 18,375
10 21 9 12 14,625
10 21 7 14 18,375
11 21 9 12 14,625
11 21 7 14 18,375





Bảng(3–7): Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi ở phương án 2

Vị trí các cột h (m) h
x
(m) h
a
=h-h
x
r
xo
(m) h
o
(m)
1-2 21 10 11 7,2 17,3
1-2 21 8 13 10,95 17,3
1-5 21 10 11 9,42 18,78
1-5 21 8 13 13,17 18,78
2-5 21 10 11 9,42 18,78
2-5 21 8 13 13,17 18,78
2-3 21 10 11 6,567 16,878
2-3 21 8 13 10,3 16,878
3-4 21 10 11 9,1 18,57
3-4 21 8 13 12,855 18,57
3-5 21 10 11 7,545 17,53
3-5 21 8 13 11,295 17,53
4-5 21 10 11 8,25 18,0
4-5 21 8 13 12,0 18,0
6-7 21 9 12 12,045 19,28
6-7 21 7 14 15,595 19,28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp
Trang 60
6-11 21 9 12 8,325 16,8

6-11 21 7 14 12,075 16,8
7-11 21 9 12 8,325 16,8
7-11 21 7 14 12,075 16,8
8-9 21 9 12 12,045 19,28
8-9 21 7 14 15,595 19,28
9-10 21 9 12 8,325 16,8
9-10 21 7 14 12,075 16,8
8-10 21 9 12 8,325 16,8
8-10 21 7 14 12,075 16,8


3.4 -KẾT LUẬN.
Qua quá trình tính toán trên ta thấy cả hai phương án đều đảm bảo yêu cầu
về mặt kỹ thuật, nhưng phương án I do các cột 10 ;11 nằm ra ngoài gần tường
bao trạm nên đảm bảo về mỹ quan và cách xa các thiết bị mang điện tạo không
gian thông thoáng. Ngoài ra do nằm gần tường bao xung quanh trạm nên ta có
thể lợi dụng lắp đặt hệ thống chiếu sáng cho trạm. Do vậy ta chọn phương án I.












ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp

Trang 61