TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

LỜI NÓI ĐẦU
Với bất kỳ một quốc gia nào sự phát triển và phát triển bền vững là hết sức
quan trọng. Đặc biệt trong bối cảnh nƣớc ta hiện nay vấn đề này càng cần đƣợc quan
tâm nhiều hơn nữa. Để đảm bảo đƣợc điều này thì ngoài hàng loạt chính sách xã hội
đồng bộ vấn đề an ninh năng lƣợng là một trong những ƣu tiên hàng đầu trong đó có
điện năng.
Đƣờng dây, trạm biến áp là phần tử chính trong hệ thống truyền tải và phân
phối điện năng. Công suất phụ tải tăng mạnh, kèm theo sự đòi hỏi ngày một càng cao
chất lƣợng điện năng thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của hệ thống điện. Đặc trƣng
của hệ thống điện là dàn trải trong một không gian rộng lớn nên thƣờng xuyên có sự
cố xảy ra đối với chúng. Khi thiết kế đƣờng dây truyền tải điện, trạm biến áp thì để
đảm bảo sự an toàn của hệ thống, độ tin cậy cung cấp điện phải đảm bảo sao cho xác
suất xảy ra sự cố là thấp nhất đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Sự cố hay xảy ra
nhất đối với đƣờng dây truyền tải điện ngoài trời là do sét đánh. Khi bị sét đánh
thƣờng dẫn đến việc cung cấp và truyền tải điện năng cùng với thiệt hại lớn về kinh tế,
xã hội và tính mạng con ngƣời…
Để đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định thì vấn đề bảo vệ cho hệ thống
điện có một vị trí vô cùng quan trọng trong đó có bảo vệ trạm biến áp.
Trong phạm vi khuôn khổ đồ án này em tiến hành làm một số nhiệm vụ sau:
Phần I: Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm cắt 220kV.
Phần II: Chuyên đề tính toán sóng truyền từ đƣờng dây tải điện 220kV vào trạm.
Tuy đã có cố gắng nhƣng do thời gian và hiểu biết của em có hạn nên trong đồ
án không tránh khỏi những sai sót, em mong đƣợc sự góp ý và sự chỉ bảo thêm của các
thầy, các cô.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện
trƣờng Đại Học Điện Lực và đặc biệt là cô Ths. Phạm Thị Thanh Đam, đã tận tình
giúp đỡ trực tiếp chỉ bảo hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 1 tháng 1 năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Quang Tiến
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 1


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................... 1
PHẦN I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM CẮT 220kV .......... 7
CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ THỐNG
ĐIỆN VIỆT NAM ...................................................................................................................... 8
1.1.

Hiện tƣợng dông sét .................................................................................................... 8

1.1.1.

Khái niệm chung .................................................................................................. 8

1.1.2.

Tình hình dông sét ở Việt Nam .......................................................................... 10


1.2.

Ảnh hƣởng của dông sét đến kỹ thuật ....................................................................... 12

CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM CẮT 220kV 14
2.1.

Lý thuyết.................................................................................................................... 14

2.2.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét đánh thẳng ................................... 14

2.3.

Các công thức sử dụng để tính toán .......................................................................... 15

2.3.1.

Độ cao cột thu lôi ............................................................................................... 15

2.3.2.

Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập ....................................................... 15

2.3.3.

Phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột thu lôi ....................................................... 16


2.4.

Mô tả đối tƣợng bảo vệ ............................................................................................. 20

2.5.

Các phƣơng án bảo vệ chống sét đánh thẳng vào trạm ............................................. 20

2.5.1.

Phƣơng án 1 ....................................................................................................... 20

2.5.2.

Phƣơng án 2 ....................................................................................................... 29

2.6.

So sánh và tổng kết các phƣơng án ........................................................................... 34

CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM CẮT 220kV .................. 35
3.1.

Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp .............................................................................. 35

3.2.

Tính toán nối đất........................................................................................................ 37

3.2.1.


Nối đất an toàn ................................................................................................... 37

3.2.2.

Nối đất chống sét.................................................................................................41

CHƢƠNG IV: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 220kV .................. 48
4.1.

Mở đầu....................................................................................................................... 48

4.2.

Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đƣờng dây ........................................................... 48

4.2.1.

Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét .............................................................. 48

4.2.2.

Cƣờng độ hoạt động của sét ............................................................................... 49

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 2


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

4.2.3.

Số lần sét đánh vào đƣờng dây ........................................................................... 50

4.2.4.

Số lần phóng điện do sét đánh vào đƣờng dây…………………………………51

4.2.5.

Số lần phóng điện do sét đánh vào đƣờng dây ................................................... 51

4.2.6.

Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng ............................................................. 52

4.3.

Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đƣờng dây ................................................... 53

4.3.1.

Thông số đƣờng dây cần bảo vệ ......................................................................... 53

4.3.2.

Xác định độ treo cao trung bình, tổng trở của dây chống sét và đƣờng dây ...... 54


4.3.3.

Tính số lần sét đánh vào đƣờng dây ................................................................... 58

4.3.4.

Suất cắt do sét đánh vào đƣờng dây ................................................................... 58

PHẦN II: CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN SÓNG TRUYỀN TỪ ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
220kV VÀO TRẠM ................................................................................................................. 90
Mở đầu ........................................................................................................................... 91

I.

II.
Các phƣơng pháp tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào
trạm……….. ......................................................................................................................... 92
1. Tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm bằng
phƣơng pháp lập bảng ....................................................................................................... 92
2. Tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm bằng
phƣơng pháp đồ thị............................................................................................................ 96
3. Tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm bằng
phƣơng pháp tiếp tuyến ..................................................................................................... 98
III.

Tính toán bảo vệ chống sét truyền vào trạm ............................................................ 100

1.


Lập sơ đồ thay thế rút gọn trạng thái nguy hiểm nhất của trạm .............................. 100

2.

Thiết lập phƣơng pháp tính điện áp với tất cả các nút trên sơ đồ rút gọn ................ 103

3.

Dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm .................................................................. 107

4.

Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm .................................................................. 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 112

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 3


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1-1: Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét. .......................................................................... 9
Hình 1-2: Dạng tổng quát của sóng sét. ...................................................................................................... 9
Hình 1-3: Dạng xiên góc của sóng sét. ...................................................................................................... 10
Hình 1-4: Dạng hàm số mũ của sóng sét. ................................................................................................. 10

Hình 2-1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét. ........................................................................................ 16
Hình 2-2: Phạm vi bảo vệ của hai cột có độ cao bằng nhau. ............................................................... 17
Hình 2-3: phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau. .................................................. 18
Hình 2-4: Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu lôi. ............................................................................................. 19
Hình 2-5: Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu lôi. ............................................................................................. 19
Hình 2-6: Mặt bằng trạm cắt 220kV. ......................................................................................................... 20
Hình 2-7: Bố trí cột thu lôi của phƣơng án 1. .......................................................................................... 21
Hình 2-8: Phạm vi bảo vệ của phƣơng án 1. ............................................................................................ 28
Hình 2-9: Bố trí cột thu lôi của phƣơng án 2. .......................................................................................... 29
Hình 2-10: Phạm vi bảo vệ của phƣơng án 2........................................................................................... 33

l
l2

Hình 3-1: Hệ số hình dạng K  f ( 1 ) .................................................................................................... 40
Hình 3-2: Sơ đồ thay thế của một tia. ........................................................................................................ 44
Hình 4-1: Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét. ................................................................................. 48
Hình 4-2: Góc bảo vệ của một dây chống sét. ......................................................................................... 49
Hình 4-3: Đồ thị   f ( Elv ). ...................................................................................................................... 52
Hình 4-4: Kết cấu của cột. ............................................................................................................................. 53
Hình 4-5: Phép chiếu gƣơng qua mặt đất. ................................................................................................ 55
Hình 4-6 Sét đánh vào khoảng vƣợt dây chống sét. .............................................................................. 60
Hình 4-7: Đồ thị Ucd(a,t) ứng với Rc = 10. ............................................................................................... 64
Hình 4-8: Đƣờng cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào khoảng vƣợt. .................................. 65
Hình 4-9: Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét. ....................................................................... 66
Hình 4-10: Sơ đồ tƣơng đƣơng mạch dẫn dòng điện sét khi chƣa có sóng phản xạ. ................... 68
Hình 4-11: Sơ đồ tƣơng đƣơng mạch dẫn dòng điện sét khi có sóng phản xạ............................... 69
Hình 4-12: Đồ thị Ucd(a,t) ứng với Rc = 10Ω. ......................................................................................... 86
Hình 4-13: Đƣờng cong nguy hiểm khi sét đánh vào đỉnh cột. .......................................................... 87
Hình 5-1: Sóng truyền trên đƣờng dây. ..................................................................................................... 93

Hình 5-2: Sơ đồ tƣơng đƣơng với thông số tập trung. .......................................................................... 93
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 4


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Hình 5-3: Quy tắc sóng đẳng trị. ................................................................................................................. 94
Hình 5-4: Đặc tính V – A của chống sét van ZnO. ................................................................................ 96
Hình 5-5: Sóng tác dụng lên điện trở phi tuyến đặt cuối đƣờng dây. ............................................... 96
Hình 5-6: Đồ thị xác định U(t), I(t) của chống sét van từ đặc tính V-A .......................................... 97
Hình 5-7: Đồ thị điện áp trên tụ điện theo phƣơng pháp tiếp tuyến. ................................................ 99
Hình 5-8: Sơ đồ nguyên lý khi vận hành ở trạng thái nguy hiểm nhất. ......................................... 101
Hình 5-9: Sơ đồ thay thế trạng thái nguy hiểm nhất. .......................................................................... 101
Hình 5-10: Sơ đồ rút gọn. ............................................................................................................................ 102
Hình 5-11: Nguyên tắc momen lực. ......................................................................................................... 103
Hình 5-12: Sơ đồ Peterson tại nút 1. ........................................................................................................ 104
Hình 5-13: Sơ đồ Peterson tại nút 2. ........................................................................................................ 106
Hình 5-14: Sơ đồ Peterson tại nút 3. ........................................................................................................ 107
Hình 5-15: Kiểm tra tác dụng lên cách điện máy biến áp.................................................................. 108
Hình 5-16: Dòng điện qua chống sét van. .............................................................................................. 109
Hình 5-17: Kiểm tra an toàn cách điện thanh góp 220kV. ................................................................ 110

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 5



TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên ............................................................. 26
Bảng 2.2: Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột tạo thành hình chữ nhật. ................................. 30
Bảng 2.3: Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột tạo thành hình tam giác. ................................. 30
Bảng 2.4: kết quả tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên. ............................................................. 32
Bảng 3.1: Trị số trung bình của hệ số mùa K ứng với các loại cực. ................................................. 37

l
l2

Bảng 3.2: Bảng K  f ( 1 ) . ........................................................................................................................ 40


 ds

1 T
Bảng 3.3: Bảng tính toán chuỗi số  2 .e
k 1 k

K

..................................................................................... 46

Bảng 4.1: Bảng xác suất hình thành hồ quang   f ( Elv ). ............................................................... 51
Bảng 4.2: Giá trị Ucd(a,t)kV tác dụng lên chuỗi sứ............................................................................... 63

Bảng 4.3: Đặc tính phóng điện của chuỗi sứ. .......................................................................................... 63
Bảng 4.4: Đặc tính xác suất phóng điện với Rc=10Ω. .......................................................................... 65
Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả tính toán........................................................................................................ 66
dd
Bảng 4.6: Bảng giá trị U cu
.dien (kV ) ......................................................................................................... 75
dd
Bảng 4.7: Bảng giá trị U cu
.tu (kV ) ............................................................................................................ 77

Bảng 4.8:Bảng giá trị hỗ cảm Mcs(t). ......................................................................................................... 80
Bảng 4.9: Bảng giá trị ic(a,t) ......................................................................................................................... 80
Bảng 4.10: Bảng giá trị

dic (a, t )
dt

............................................................................................................... 81

Bảng 4.11: Bảng giá trị điện áp giáng trên cột Uc(a,t)kV. ................................................................... 82
Bảng 4.12: Bảng giá trị Udcs(a,t)kV. ........................................................................................................... 84
Bảng 4.13: Bảng giá trị Ucd(a,t)kV. ............................................................................................................ 85
Bảng 4.14: Đặc tính xác suất phóng điện Vpd.......................................................................................... 87
Bảng 4.15: Bảng tổng hợp kết quả tính toán............................................................................................ 88
Bảng 5.1: Bảng điện dung tƣơng đƣơng của các thiết bị trong trạm. ............................................. 100
Bảng 5.2: Điện áp chịu đựng của máy biến áp theo thời gian. ......................................................... 108

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 6



TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

PHẦN I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT
CHO TRẠM CẮT 220kV

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 7


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ
THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
Việc nghiên cứu dông sét và các biện pháp chống sét đã có từ lịch sử lâu dài
cùng với sự phát triển của ngành điện.Ngày nay ngƣời ta đã tìm ra đƣợc các phƣơng
pháp cũng nhƣ hệ thống thiết bị hiện đại để phòng chống sét đánh. Sét là một hiện
tƣợng tự nhiên, mật độ, biên độ, thời gian phóng điện, biên độ dốc của sét không thể
dự đoán trƣớc nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đặc biệt là trong ngành
điện.
1.1.

Hiện tƣợng dông sét


1.1.1. Khái niệm chung
Dông là hiện tƣợng thời tiết kèm theo sấm, chớp xảy ra. Cơn dông đƣợc hình
thành khi có khối không khí nóng ẩm chuyển động thẳng. Cơn dông có thể kéo dài 30
phút đến 12 giờ, trải rộng từ vài chục đến hàng trăm kilomet.
Sét là một hiện tƣợng phóng điện tia lửa khi khoảng cách giữa các điện cực rất
lớn (trung bình khoảng 5km). Quá trình phóng điện của sét giống nhƣ quá trình xảy ra
trong trƣờng không đồng nhất.
a) Quá trình hình thành sét
Các quá trình khí quyển sẽ tạo nên các đám mây mang điện tích:
Các điện tích âm (-) tập trung thành từng nhóm, các điện tích dƣơng (+) rải đều
trong đám mây. Quá trình phóng điện từ điện tích (+) sang điện tích (-) tạo nên hiện
tƣợng trung hòa về điện. Các điện tích (-) còn lại phát triển về phía mặt đất và hình
thành tia tiên đạo (dòng plasma có điện dẫn lớn).
Càng phát triển về phía mặt đất trƣờng đầu dòng càng tăng làm ion hóa mãnh liệt
môi trƣờng xung quanh nó tạo nên thác điện tử chứa nhiều điện tích. Càng gần mặt đất
số điện tích càng lớn tạo nên dòng ngƣợc phát triển về phía đám mây, ngƣợc phát triển
đến đám mây sẽ hoàn thành một phóng điện sét.
Tốc độ dòng sét xuôi từ đám mây đến mặt đất:
Vx = 1,5.107 ÷ 2.108 cm/s
Tốc độ dòng sét ngƣợc từ mặt đất đến đám mây:
Vng = 1,5 . 109 ÷ 2.1010 cm/s

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 8


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP


Tia tiên đạo

Hình thành
khu vực ion
hóa mãnh liệt

Địa điểm phụ thuộc
điện trở suất của đất

Hoàn thành
phóng điện
sét

Dòng của phóng
điện ngƣợc

Hình 1-1: Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét.
b) Các dạng sóng sét
 Dạng tổng quát
Imax

is

0,5.Imax

τds

τs


t

Hình 1-2: Dạng tổng quát của sóng sét.
τds là thời gian đầu sóng
is = 0 ÷ Imax
τs là thời gian toàn sóng
 Dạng xiên góc

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 9


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

is
Imax
is = a.t (t<τds)
is= a.τds = Imax(t >τds)
a là độ dốc đầu sóng

t

τds

Hình 1-3: Dạng xiên góc của sóng sét.
 Dạng hàm số mũ
Tính cho các quá trình xảy ra chậm (Quá trình phát nhiệt của dòng sét).

is
Imax

is  I max
T 

t
.e T

TS
0, 7

t
Hình 1-4: Dạng hàm số mũ của sóng sét.
1.1.2. Tình hình dông sét ở Việt Nam
Nƣớc ta nằm trong khu vực có khí hậu nóng ẩm, rất thuận lợi cho việc hình
thành mây dông và sét, mỗi năm ở Việt Nam có tới trên 100 ngày có sét. Vì thế mà
chống sét là vấn đề quan trọng, rất đáng quan tâm và phải đƣợc giải quyết một cách
thích đáng đối với các công trình điện, cũng nhƣ trong cuộc sống hàng ngày. Để giải
quyết vấn đề nêu trên, cũng cần phải đánh giá đúng đắn tình hình dông sét và ảnh
hƣởng của dông sét tới hệ thống điện.
-

Diễn biến dông ở miền bắc nƣớc ta:
Xét trên toàn năm, số ngày dông trên miền Bắc nƣớc ta thƣờng dao động trong

khoảng 70÷100 ngày và có số lần dông từ 150÷300 lần. Nhƣ vậy có thể xảy ra từ 2÷3
cơn dông.
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2


Page 10


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Vùng nhiều dông nhất trên miền Bắc là vùng Tiên Yên – Móng Cái. Tại đây
hàng năm có từ 250÷300 lần dông tập trung trong khoảng từ 100 đến 110 ngày. Tháng
nhiều dông nhất là tháng 7 và tháng 8 có tới 25 ngày.
Nơi ít dông nhất trên miền Bắc là vùng Quàng Bình, hàng năm chỉ có khoảng
80 ngày dông.
Xét về diễn biến của dông trong một năm ta có thể nhận thấy mùa đông không
hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nhìn chung ở Bắc bộ mùa dông tập trung trong
khoảng tháng 5 đến tháng 9, ở phần phía tây của Bắc bộ và Trung bộ mùa dông tƣơng
đối sớm vào đầu tháng 4. Quá trình diễn biến của dông thƣờng có một cực đại xê dịch
trong khoảng từ tháng 6 ở Tây Bắc, sau tháng 7, 8 ở các nơi khác thuộc Bắc Bộ và
tách thành hai cực đại, tháng 5 và 9 ở Hà Tĩnh, Quảng Bình.
-

Diễn biến dông ở miền Nam nƣớc ta:
Ở miền Nam cũng có khá nhiều dông, hàng năm trung bình quan sát đƣợc

40÷50 và có khi lên tới trên 100 ngày tùy từng nơi, khu vực nhiều dông nhất là ở đồng
bằng Nam Bộ, số ngày dông trung bình hàng năm lên tới 120÷140 ngày (Sài Gòn 138
ngày, Hà Tiên 129 ngày). Những giá trị này chả những cao hơn các khu vực khác ở
miền Nam mà cũng còn lớn hơn rõ rệt so với các vùng trên miền Bắc, ở Bắc Bộ chỉ
khoảng trên dƣới 100 ngày.
Vùng Duyên Hải Trung Bộ ít dông vào khoảng 60÷70 ngày, ở phần phía Bắc
từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi (Đà Nẵng: 70 ngày, Quảng Ngãi: 59 ngày) giảm xuống

từ 50 đến 40 ngày ở phần phía Nam từ Bình Định trở vào Nam Trung Bộ (Quy Nhơn:
46 ngày, Nha Trang: 49 ngày, Phan Thiết: 59 ngày). Sự giảm số ngày dông ở Duyên
Hải Trung Bộ cũng dễ giải thích bằng tính chất khô nóng của gió mùa hạ sau khi vƣợt
qua dãy Trƣờng Sơn.
Tây Nguyên cũng ít dông hơn nhiều so với Nam Bộ: tùy nơi số ngày dông vào
khoảng 50÷60 ngày (Playcu: 91 ngày, Blao: 70 ngày).
Mùa dông nói chung là trùng với mùa hạ, là thời kỳ thịnh hành những khối
không khí nhiệt đới xích đạo có nhiệt độ cao và nhiệt độ lớn, lại có những nguyên
nhân nhiệt động lực thuận lợi cho việc phát triển dông (có sự hoạt động thƣờng xuyên
của dải hội tụ nội chí tuyến, mặt đất bị hun nóng mạnh). Trong mùa đông ở Nam Bộ
và Tây Nguyên thỉnh thoảng cũng xuất hiện dông nhƣng số ngày dông ít hơn hẳn
không so sánh đƣợc với tháng mùa hạ.

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 11


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Ở Nam Bộ mùa dông bắt đầu vào tháng 4 và kết thúc vào tháng 11, riêng khu
vực cực tây (Hà Tiên Rạch Giá), mùa dông bắt đầu sớm hơn từ tháng 3. Trên tây
nguyên mùa dông bắt đầu sớm hơn Nam Bộ 1 tháng từ tháng 3 và kết thúc sớm hơn 1
tháng (tháng 10). Đáng chú ý nhất là tất cả các vùng trong quá trình mùa dông đều
phân biệt đƣợc hai cực đại. Cực đại chính xảy ra vào tháng 5 và cực đại phụ xảy ra vào
cuối tháng 9 trên phần lớn các vùng và vào tháng 8 ở phần phía bắc Duyên Hải Trung
Bộ. Đó là thời kỳ mà dải hội tụ nội chí tuyến đi ngang qua các vĩ độ miền Nam trong
quá trình tiến lên phía bắc và rút lui về xích đạo. Trong các tháng giữa mùa số ngày

dông giảm đi rõ rệt. Nam Bộ là khu vực nhiều dông, chỉ trừ tháng đầu mùa (tháng 4)
và tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông bình thƣờng là 10 ngày mỗi tháng, còn
suốt trong sáu tháng từ tháng 5 đến tháng 10 mỗi tháng đều quan sát đƣợc trung bình
từ 15 đến 20 ngày dông, tháng cực đại (tháng 5) trung bình gặp 20 ngày dông.
Khu vực Tây Nguyên, trong mùa dông thƣờng chỉ có 2, 3 tháng số ngày dông
đạt tới 10 đến 15 ngày, đó là tháng 4, tháng 5 và tháng 9. Tháng cực đại (tháng 5)
trung bình quan sát đƣợc 15 ngày dông ở Bắc Tây Nguyên và 10 đến 12 ngày ở nam
Tây Nguyên. Còn các tháng khác trong mùa dông mỗi tháng chỉ gặp trung bình từ 5
đến 7 ngày dông mà thôi.
Nhƣ vậy ta thấy Việt Nam là nƣớc chịu nhiều ảnh hƣởng của dông sét, đây là
điều bất lợi cho phát triển kinh tế của đất nƣớc nói chung và bất lợi cho công tác quản
lý, vận hành hệ thống điện ở Việt Nam nói riêng, điều đó đòi hỏi ngành điện cần đầu
tƣ nhiều cho hệ thống chống sét các công trình điện, cũng nhƣ các nhà thiết kế công
trình điện cần tính toán sao cho hệ thống vận hành an toàn, vừa đảm bảo về mặt kinh
tế kỹ thuật.
1.2.

Ảnh hƣởng của dông sét đến kỹ thuật

Quá trình phóng điện sét có thể là phóng điện giữa các đám mây với nhau hoặc
giữa đám mây với đất. Hiện tƣợng phóng điện từ đám mây mang điện âm sang đám
mây mang điện tích dƣơng. Quá trình phóng điện sét mây – mây sẽ dừng khi hai đám
mây trung hòa hết điện tích. Khoảng 80% số trƣờng hợp phóng điện sét mây – đất thì
các đám mây đều tích điện âm. Khi các đám mây đƣợc tích điện tới mức độ có thể tạo
lên cƣờng độ điện trƣờng lớn thì sẽ hình thành dòng phát triển về mặt đất và dòng này
gọi là dòng tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo ở lần phóng điện đầu
tiên khoảng 1,5.107 cm/s. Ở các lần phóng điện nhanh hơn có thể đạt tới 2.108 cm/s,
trung bình mỗi đợt sét có khoảng 3 lần phóng điện liên tiếp bởi trong đám mây có thể
hình thành nhiều trung tâm điện tích. Dƣới mặt đất do hiệu ứng bề mặt mà tập trung
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2


Page 12


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

các điện tích dƣơng. Nếu điện tích ở mặt đất đồng đều (điện trở suất tại mọi điểm là
nhƣ nhau) thì dòng tiên đạo sẽ phát triển theo hƣớng vuông góc với mặt đất. Nếu điện
trở suất ở các vị trí khác nhau thì điện tích dƣơng tập trung ở những nơi có điện trở
suất nhỏ và đây cũng là mục tiêu của dòng tiên đạo, đó cũng là tính chọn lọc của
phóng điện sét. Dòng tiên đạo càng gần mặt đất thì cƣờng độ điện trƣờng càng lớn,
quá trình ion hóa càng mãnh liệt tạo ra nhiều thác điện tử và có thể có dòng phóng
điện ngƣợc từ mặt đất lên với tốc độ (1,5.109÷1,5.1010)cm/s. Trong giai đoạn này điện
tích của mây sẽ theo dòng Plasma xuống đất tạo nên dòng ở nơi sét đánh. Nhƣ vậy quá
trình phóng điện chuyển từ phóng điện tiên đạo sang phóng điện ngƣợc và dòng điện
tích dƣơng sẽ giảm dần điện thế đám mây với trị số không và lúc này quá trình phóng
điện kết thúc. Kết quả đo lƣờng cho thấy biên độ dòng điện sét có thể lên tới hàng trăm
kA, đây là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi có dòng điện sét đi qua vật nào đó. Thực
tế đã có rất nhiều dây tiếp địa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng
đã bị nóng chảy. Phóng điện sét có kèm theo việc di chuyển trong không gian lƣợng
điện tích lớn đã tạo ra điện trƣờng rất mạnh làm nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị
điện tử, ảnh hƣởng của nó rất lớn ngay cả những nơi cách xa hàng trăm km.
Khi sét đánh thẳng vào đƣờng dây hay xuống mặt đất gần đƣờng dây sẽ gây ra
sóng điện từ truyền dọc theo đƣờng dây, gây lên quá điện áp tác dụng lên cách điện
của đƣờng dây. Khi cách điện bị phá hủy sẽ gây ra ngắn mạch pha – đất hoặc ngắn
mạch pha– pha buộc các thiết bị bảo vệ Rơ – le ở hai đầu đƣờng dây phải làm việc.
Với những đƣờng dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất ổn
định cho hệ thống, nếu các hệ thống tự động ở các nhà máy điện làm việc không kịp

thời sẽ tạo ra tình trạng tan rã lƣới. Sóng sét có thể truyền từ đƣờng dây vào trạm biến
áp, điều này rất nguy hiểm nhƣ khi ngắn mạch trên thanh góp và rất dễ dẫn đến sự cố
trầm trọng. Mặt khác, khi có sóng sét vào tram biến áp, nếu chống sét van đầu cực
máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp sẽ bị chọc thủng
gây thiệt hại vô cùng lớn.
 Nhận xét:

Từ những hậu quả do việc sét đánh gây ra ta thấy rõ tác dụng của việc tính toán
thiết kế lắp đặt các thiết bị chống sét, nếu tính toán chính xác lắp đặt đủ các thiết bị
chống sét sẽ tạo ra hệ thống vận hành an toàn và hiệu quả, tránh đƣợc những hậu quả
xấu do sét gây ra, từ đó đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ.

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 13


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM
CẮT 220kV
2.1.

Lý thuyết

Trạm biến áp và đƣờng dây truyền t ải là một bộ phận quan tr ọng trong hê ̣ thố ng
truyề n tải và phân phố i điê ̣n năng.
Đối với trạm biến áp thì các thiết bị phân ph ối của tra ̣m thƣ ờng đƣơ ̣c đă ̣t ngoài

trời, nên khi bị sét đánh trực tiếp có thể sẽ gây ra nh ững hâ ̣u quả nă ̣ng nề (phóng điện,
phá hủy cách điện, gây cắt điện…) nếu không đƣợc bảo vệ. Sự cố mất điện ở trạm còn
ảnh hƣởng đến các ngành công nghiệp khác do hậu qu ả của việc mất điện . Do vâ ̣y
trạm biến áp có yêu cầu bảo vệ cao .
Để bảo vê ̣ chố ng sét đánh trƣ̣c tiế p cho tra ̣m biế n áp ngƣời ta dùng cô ̣t thu lôi
và dây chống sét b ởi vì dùng nhƣ vậy sẽ đảm bảo về mặt kỹ thuật, kinh tế và mỹ thuật.
Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để định hƣớng cho các phóng điện sét
tâ ̣p trung vào đó ta ̣o ra khu vƣ̣c an toàn bên dƣới hê ̣ thố ng này .
Ngoài ra khi thiết kế h ệ thố ng bảo vê ̣ chố ng sét đánh trƣ̣c tiế p vào trạm ta cần
phải đảm bảo về mặt kỹ thuật và quan tâm tới các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý.
2.2.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét đánh thẳng

Yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đánh trực tiếp của trạm là tất cả các thiết bị
cầ n bảo vê ̣ ph ải nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ . Đối với
trạm ta dùng cột thu lôi, còn đối với đƣờng dây 220kV ta dùng dây chố ng sét .
Đối với trạm cắt 220kV có mức cách điện cao , do đó có thể đă ̣t các thiế t bị thu
lôi trên các kế t cấ u của tra ̣m gắ n vào h ệ thố ng nố i đấ t của tra ̣m theo đƣờng ngắ n nhấ t
sao cho dòng điê ̣n sét khuyế ch tán vào h ệ thố ng nố i đấ t theo 3 đến 4 thanh nố i đấ t với
hê ̣ thố ng, mă ̣t khác phải có nố i đấ t bổ sung để cải thiện trị số của điện trở nối đất.
Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời 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
cột thu lôi và điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp phải lớn hơn 15m.
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt
khi có dòng sét chạy qua.
Đối với các dây chống sét ta treo dọc theo chiều dài của đƣờng dây c ần bảo vê ̣
và đặt cao hơn các đƣờng dây đƣơ ̣c bảo vê ̣.

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2


Page 14


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

2.3.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Các công thức sử dụng để tính toán

2.3.1. Độ cao cột thu lôi
h = hx + ha
Trong đó:
h: độ cao cột thu lôi.
hx: độ cao của vật cần đƣợc bảo vệ.
ha: độ cao tác dụng của cột thu lôi xác định theo nhóm cột.
ha ≥

D
8

(Với D là đƣờng kính đƣờng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột).
2.3.2. Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập
Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là miền đƣợc giới hạn bởi mặt ngoài
của hình chóp tròn xoay có đƣờng kính xác định bởi phƣơng trình:

rx 


-

1,6
(h  hx )
hx
1
h

Nế u hx 2/3h thì:
rx  1,5h.(1 

-

hx
)
0,8h

Nế u hx> 2/3h thì:

rx  0,75h.(1 

hx
)
h

Biểu diễn trên hình vẽ nhƣ sau: (Hình 2-1)

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 15



TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

a
b
0,8h

2
3h

h

hx

c
0,75h
1,5h

rx

Hình 2-1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
 Chú ý:
Các công thức trên chỉ đúng trong trƣờng hợp cột thu lôi cao dƣới 30m. Khi cột
thu lôi cao quá 30m thì các công thức trên phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p.
Với p 

5,5

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

2.3.3. Phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột thu lôi
Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi thì lớn hơn nhiều so với tổng phạm vi bảo vệ
của hai cột đơn. Nhƣng để hai cột thu lôi có thể phối hợp đƣợc thì khoảng cách a giữa
2 cột thì phải thỏa mãn điều kiện a<7h (h là chiều cao của cột).
a) Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có cùng độ cao
Khi 2 cột thu lôi có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cánh a (a < 7h) thì độ
cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi h0 đƣợc tính nhƣ sau:
h0 = h −

a
7

Tính rox :
 Nếu hx≤

2
h
h0 thì rox  1,5h0 .(1  x )
3
0,8h0

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 16


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC


 Nếu hx>

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

2
h
h0 thì rox  0,75h0 .(1  x )
3
h0

Chú ý: nếu độ cao của cột thu lôi vƣợt quá 30(m) thì ngoài phần hiệu chỉnh nhƣ trong
phần chú ý mục 2.3.2 thì còn phải tính h0 theo công thức :
 h0 = h −

a
7p

Biểu diễn trên hình vẽ nhƣ sau: (Hình 2-2).

(1)

(b)

(2)

(a)
h

0,8h (2/3)h


h0

hx

O1
1,5h

O2

0,75h
r0
rx1

rx2

Hình 2-2: Phạm vi bảo vệ của hai cột có độ cao bằng nhau.
b) Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau
Phạm vi bảo vệ vủa hai cột thu lôi có độ cao khác nhau đƣợc xác định nhƣ sau:
Giả sử có hai cột thu sét: cột 1 có chiều cao h1, cột 2 có chiều cao h2 và h1< h2,
hai cột cách nhau một khoảng là a.
Trƣớc tiên, vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h1, sau đó qua đỉnh cột thấp h2 vẽ
đƣờng sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này đƣợc xem là đỉnh của
cột thu lôi giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h2, hình thành đôi cột ở độ cao bằng nhau
và bằng h2 với khoảng cách là a’.

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 17



TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Hình 2-3: phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau.
Xác định đƣợc khoảng cách x và a’ nhƣ sau :

x

1,6
.(h  h )
h2 1 2
1
h1

a'  a-x  a-

-

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa cột 1 và cột giả tƣởng (cột 3).
h0  h2 

-

1,6
.(h  h )
h2 1 2
1
h1


a'
7

Bán kính bảo vệ: rox
 Nếu hx≤

2
h
h0 thì rox  1,5h0 .(1  x )
3
0,8h0

 Nếu hx>

2
h
h0 thì rox  0,75h0 .(1  x )
3
h0

c) Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét (số cột > 2)
Phạm vi bảo vệ của ba cột thu lôi:

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 18


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Hình 2-4: Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu lôi.
Phạm vi bảo vệ của bốn cột thu lôi:

Hình 2-5: Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu lôi.
Điều kiện cần để công trình nằm trong miền giới hạn của các cột thu sét đƣợc bảo vệ
an toàn: D  8.h  hx 
Trong đó:
D: là đƣờng kính đƣờng tròn ngoại tiếp tam giác, tứ giác.
h: là chiều cao cột.
hx: là chiều cao cần bảo vệ.
Cách xác định đƣờng kính đƣờng tròn ngoại tiếp tam giác:
D

a.b.c
2. p. p  a 
. p  b 
. p  c

p

abc
2

Với a, b,c là ba cạnh của tam giác.
Sau đó xác định phạm vi bảo vệ của từng cặp cột biên tƣơng tự nhƣ xác định phạm vi
bảo vệ của hai cột.
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2


Page 19


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Mô tả đối tƣợng bảo vệ

2.4.

Trạm cắt 220kV có:
-

Chiều rộng là 92,3(m),chiều dài là 179,5(m).

-

Các xà cao 11(m) và 17(m).

-

Mặt bằng nhƣ hình vẽ (Hình 2-6).
179,5 m
14 m

10x15,4=154 m

11,5 m


14,5 m

11m

12,2 m

92,3 m

11,8 m

4,5

14,5 m

2,75

3,5
3,5

14,5 m

17m

7m

3,55

Hình 2-6: Mặt bằng trạm cắt 220kV.
-


Trình tự tiến hành:

+ Sau khi khảo sát sơ đồ mặt bằng trạm, vị trí bố trí các thiết bị trong trạm và
yêu cầu bảo vệ của mỗi thiết bị, ta đƣa ra các phƣơng án đặt cột thu lôi.
+Bố trí các cột thu lôi.
+ Tính độ cao tác dụng ha của các cột thu lôi, lấy chung một độ cao tác dụng
lớn nhất cho các phía.
+ Tính phạm vi bảo vệ của từng cột và của các cặp cột biên.
+ Vẽ phạm vi bảo vệ của các phƣơng án.
+ So sánh hai phƣơng án về mặt kĩ thuật và kinh tế.
2.5.

Các phƣơng án bảo vệ chống sét đánh thẳng vào trạm

2.5.1. Phƣơng án 1
2.5.1.1.

Bố trí các cột thu lôi

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 20


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Phƣơng án đƣợc bố trí các cột thu sét đƣợc thể hiện nhƣ trên hình vẽ (Hình 2-7).

Trạm đƣợc bố trí 13 cột trong đó:
-

Cột 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 13 đƣợc đặt trên xà cao 11(m).

-

Cột 10; 11; 12 đƣợc đặt trên xà cao 17(m).
179,5 m

14 m

1

2

3

4

5

6

7

8

14,5 m


92,3 m

12,2 m

11,8 m

4,5

14,5 m

2,75

11,5 m

10x15,4=154 m

3,5

14,5 m

3,5

3,55

13

9

7m


A

10

11

12

Hình 2-7: Bố trí cột thu lôi của phương án 1.
2.5.1.2.

Tính toán cho phương án 1

a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét
Để tính đƣơ ̣c đô ̣ cao tác du ̣ng của các cô ̣t thu sét ta phải xác đinh
̣ đƣơ ̣c đƣờng
kính đƣờng tròn ngoại tiếp đa giác đi qua các chân cô ̣t (D).
Độ cao tác dụng thỏa mãn điều kiện: ha  D
8
 Xét nhóm cột (1; 2; 6; 5).
-

Nhóm này tạo thành hình chữ nhật có các cạnh là:

a12  a56  61,6(m) ; a15  a26  43(m)
-

Đƣờng kính đƣờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này là đƣờng chéo:
D  432  61,62  75,12(m)


-

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (1; 2; 6; 5) là:

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 21


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ha 

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

D 75,12

 9, 4(m)
8
8

 Tương tự xét nhóm cột (2; 3; 7; 6).
Nhóm cột này tạo thành hình chữ nhật bằng hình chữ nhật nhóm cột (1; 2; 5; 6)→độ
cao tác dụng tối thiểu của chúng bằng nhau (ha≥ 9,4m).
 Xét nhóm cột (3; 4; 8; 7).
-

Nhóm này tạo thành hình chữ nhật có các cạnh là:

a34  a87  30,8(m) ; a37  a48  43(m)

-

Đƣờng kính đƣờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này là đƣờng chéo:
D  432  30,82  52,89(m)

-

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (3; 4; 6; 7) là:
ha≥

D 52,89

 6,6(m)
8
8

 Xét nhóm cột (5; 6; 10).
-

Nhóm này tạo thành hình tam giác:

a  a56  61,6(m)
b  a610  30,82  39,62  50, 2(m)
c  a510  30,82  39,62  50, 2( m)
p

-

Đƣờng kính đƣờng tròn ngoại tiếp tam giác là:


D

-

a  b  c 61,6  50,13  50,13

 80,93(m)
2
2

abc
2 p( p  a)( p  b)( p  c)
61,6.50, 2.50, 2
 63,86(m)
2 80,93(80,93  61,6)(80,93  50, 2)(80,93  50, 2)

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (5; 6; 10) là:

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 22


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ha 


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP


D 63,86

 7,9(m)
8
8

Tương tự với 2 nhóm cột (6; 7; 11) và (6; 10; 11)
Hai nhóm cột này tạo thành hình tam giác bằng với tam giác của nhóm cột (5; 6;

10)→ Độ cao tác dụng tối thiểu của chúng bằng nhau (ha≥ 7,9 m).
 Xét nhóm cột (5; 9; 10)
-

Nhóm này tạo thành hình tam giác:

a  a59  36(m)
b  a910  30,82  3,552  31,004( m)
c  a510  30,82  39,62  50, 2( m)
p

a  b  c 36  31,004  50,13

 58,57(m)
2
2

D  50,73(m)
-

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (5; 9; 10) là:

ha 

D 50,73

 6,3(m)
8
8

 Xét nhóm cột (7; 11; 12)
-

Nhóm này tạo thành hình tam giác vuông:

a  a712  39,55m; b  a1112  30,8(m)
c  a711  39,552  30,82  50,13(m)

D  50,13(m)
-

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (7; 11; 12) là:
ha 

D 50,13

 6,3(m)
8
8

 Xét nhóm cột (7; 8; 13)
-


Nhóm này tạo thành hình tam giác vuông:

a  a78  30,8m; b  a813  36(m)
c  a713  30,82  362  43, 4(m)
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 23


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

D  43,4(m)
-

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (7; 11; 12) là:
ha ≥

D 43, 4

 5, 4(m)
8
8

 Xét nhóm cột (7; 12; 13)
-

Nhóm này tạo thành hình tam giác:


a  a712  39,55(m)
b  a1213  30,82  3,552  31,004( m)
c  a713  30,82  362  47,38(m)
p

a  b  c 39,55  31,004  47,38

 58,97(m)
2
2

D  47,68(m)
-

Độ cao tác dụng tối thiểu của nhóm cột (5; 9; 10) là:
ha ≥

D 47,68

 5,96(m)
8
8

 Vì hamax=9,4m nên ta có thể lấy chung độ cao tác dụng trạm cắt 220kV là
ha=9,5m.
 Vì độ cao cực đại của vật cần đƣợc bảo vệ trạm cắt 220kV là 17m nên độ cao
của các cột thu lôi là:
h = hx + ha = 17 + 9,5 = 26,5(m)
Ở đây dùng xà để làm giá đỡ cho cột thu lôi.

 Cần kiểm tra lại khả năng bảo vệ đối với xà A. Vì xà này nằm ngoài tam giác
của nhóm cột (5; 9; 10). Muốn vậy cần kiểm tra xem xà A có nằm trong phạm
vi bảo vệ của cột 9 và 10 không, xà A và hai cột 9, 10 đƣợc biểu diễn nhƣ hình
vẽ sau:

9

H
M

A

10

H: là điểm có độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột 9 và 10 (cột h0).
SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 24


TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

M: là đầu còn lại của xà A không có cắm cột thu lôi.
-

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 9 và 10 là:
a910
31,004

 26,5 
 22,1(m)
7
7

h0  h 

-

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao hx=17(m):

2
Vì hx=17m > h0  14,7m → r0 x
3

910

-

 0,75h0 .(1 

hx
17
)  0,75.22,1.(1 
)  3,8(m)
h0
22,1

Khoảng cách MH là:
MH  (


31,004 2
)  15, 42  1,78(m)
2

Nhận thấy MH  1,78( m)  r0 x

910

 3,8( m) →điểm M thuộc phạm vi bảo vệ của cột

h0→điểm M thuộc phạm vi bảo vệ của hai cột 9 và 10 → xà A thỏa mãn nằm trong
phạm vi bảo vệ của hai cột 9 và 10.
b) Bán kính bảo vệ của từng cột
-

Bán kính bảo vệ cho độ cao 11m
2
2
Do hx  11m  h  .26,5  17,7(m)
3
3

11 

Nên rx (11m)  1,5.26,5.1 
  19,13  m 
 0,8.26, 5 
-


Bán kính bảo vệ cho độ cao 17m
2
2
Do hx  17m  h  .26,5  17,7(m)
3
3

17 

Nên rx (17 m)  1,5.26,5. 1 
  7,875  m 
0,8.26,
5


c) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên
-

Xét cặp cột (1; 2)
h1 = h2 = 26,5(m)
a = 61,6(m)

SVTH: NGUYỄN QUANG TIẾN Đ4 – H2

Page 25