Đồ án kỹ thuật điện cao áp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Thiết kế hệ thống chống sét đánh trực tiếp và hệ thống nối đất an toàn cho TBA có excel aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: Phạm Trung Hiếu

Mã sinh viên: 18810110181

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Anh Tuân

Lớp: D13H2

Khoá: 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Thiết kế hệ thống chống sét đánh trực tiếp và

hệ thống nối đất an toàn cho TBA 220/110kV

Sinh viên thực hiện: Phạm Trung Hiếu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

Họ và tên sinh viên: Phạm Trung Hiếu Mã sinh viên: 18810110181

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

1/ Tên đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét đánh trực tiếp và hệ thống nối đất an toàn cho TBA220/110kV

X: Số đuôi trong STT của SV Ví dụ: SV có STT là 17 thì X = 7.

• Điện trở suất của đất: ρđ = 85 + N (Ωm)

• Đường dây: Dây pha là dây AC – 400, dây chống sét là dây C-70

• Chiều dài khoảng vượt:

3/ Nội dung, nhiệm vụ thực hiện

Chương 1: Tình hình dông sét và ảnh hưởng tới HTĐ Việt nam

Chương 2: Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho Trạm biến áp 220/110kV

Chương 3: Thiết kế hệ thống nối đất cho Trạm biến áp 220/110kV

Kết luận chung

Yêu cầu các bản vẽ: 03 Bản vẽ A3 PVBV 2 phương án + Hệ thống nối đất

4/ Ngày giao đề tài: 04/01/2022

5/ Ngày nộp quyển: 25/02/2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Phạm Trung Hiếu, cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi

thực hiện dưới sự hướng dẫn của GV Phạm Thị Thanh Đam Các số liệu và

kết quả trong đồ án là trung thực và chưa được công bố trong các công trìnhkhác Các tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, têncông trình, thời gian và nơi công bố Nếu không đúng như đã nêu trên, tôihoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình

Hà Nội, ngày tháng 2năm 2022

Người cam đoanPhạm Trung Hiếu

ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM

T

T

1 Nội dung: Các tính toán trong báo cáo chính

xác, hợp lý, đầy đủ nội dung đề bài

2 Hình thức: Báo cáo trình bày sạch, đẹp, ít

lỗi

3 Trả lời câu hỏi

4 Thái độ, tác phong (cách trả lời các câu hỏi

rõ ràng, trực tiếp vào nội dung câu hỏi, có

sức thuyết phục)

Các ý kiến khác:

Hà Nội, ngày … tháng 2 năm 2022

Giảng viên chấm 1 Giảng viên chấm 2

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành điện giữ mộtvai trò cực kỳ quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân Trong cuộc sốngđiện năng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt Cùng với sự phát triển của xã hộiđòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và chất lượng cao Xuất phát từ thực tế

đó việc đảm bảo cho các trạm biến áp và đường dây truyền tải làm việc an toàn, khônggây gián đoán cung cấp điện đặc biệt quan trọng

Với đề tài: “Thiết kế hệ thống chống sét đánh trực tiếp và hệ thống nối đất an

toàn cho TBA220/110kV”, em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt

nhất Trong thời gian thực hiện đề tài cùng với sự cố gắng của bản thân đồng thời em đã

nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn của các thầy cô đặc biệt là cô giáo GV Phạm Thị

Thanh Đam người đã trực tiếp giảng dạy môn “Kỹ thuật điện cao áp” và hướng dẫn em

thực hiện đề tài này

Xong do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi nhữngthiếu xót Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý, bảo ban của các thầy cô cùng với

sự giúp đỡ của các bạn để em có thể hoàn thiện đề tài của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày… tháng 2 năm 2022

Sinh viênPhạm Trung Hiếu

5

MỤC LỤC

Danh Mục Bảng Biểu

7

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG TỚI

HỆ THỐNG ĐIỆN CỦA VIỆT NAM1.1 Hiện tượng dông sét

1.1.1Khái niệm chung

Dông sét là một hiện tượng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi khoảngcách giữa các điện cực khá lớn (trung bình khoảng 5km) Hiện tượng phóng điện củadông sét gồm hai loại chính đó là phóng điện giữa các đám mây tích điện và phóng điệngiữa 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 (phóngđiện 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 điệntrường lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất Giai đoạn này là giai đoạnphóng điện tiên đạo Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điệnđầu tiên khoảng 1,5.107cm/s, các lần phóng điện sau thì tốc độ tăng lên khoảng 2.108cm/s(trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau bởi vì trong cùngmột đám mây thì có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lượt phóngđiện xuống đất)

Tia tiên đạo là môi trường Plasma có điện tích rất lớn Đầu tia được nối với một trongcác trung tâm điện tích của đám mây nên một phần điện tích của trung tâm này đi vàotrong tia tiên đạo Phần điện tích này được phân bố khá đều dọc theo chiều dài tia xuốngmặt đất Dưới tác dụng của điện trường của tia tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích khácdấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn điện của đất Nếu vùngđất có điện dẫn đồng nhất thì điểm này nằm ngay ở phía dưới đầu tia tiên đạo Còn nếuvùng đất có điện dẫn không đồng nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) thì điện tíchtrong đất sẽ tập trung về nơi có điện dẫn cao.Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọctheo đường sức nối liền giữa đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất vànhư 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 tậptrung điện diện tích lớn Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trìnhđược dựa trên tính chọn lọc này của phóng điện sét

Nếu tốc độ phát triển của phóng điện ngược là n và mật độ điện trường của điện tíchtrong tia tiên đạo là d thì trong một đơn vị thời gian thì điện tích đi và trong đất sẽ là:

is=n d Công thức này tính toán cho trường hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị số điệntrở nhỏ không đáng kể)

Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dòng điện sét, dòng 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 dòng điện sét là dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt của sét ứng với giaiđoạn phóng điện ngược

Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trong trạm sẽ gây quá điện áp khí quyển vàgây hậu quả nghiêm trọng như: Ngắn mạch đầu thanh góp, cháy nổ, mất điện trên diệnrộng…

1.1.2 Tình hình dông sét ở Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dông sét khámạnh Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nước Việt nam có một đặc điểmdông 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 dôngnhiều nhất trên miền Bắc là Móng Cái Tại đây hàng năm có từ 250÷300 lần dông tậptrung 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 vàvùng đồng bằng, số trường hợp dông cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100ngày trong một năm Các vùng còn lại có từ 150÷200 cơn dông mỗi năm, tập trungtrong khoảng 90÷100 ngày Nơi ít dông nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàngnăm chỉ có dưới 80 ngày dông

Xét dạng diễn biến của dông trong năm, ta có thể nhận thấy mùa dông không hoàntoàn đồng nhất giữa các vùng Nhìn chung, ở Bắc Bộ mùa dông tập chung trong khoảng

từ tháng 5 đến tháng 9 Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực

ít dông nhất, thường chỉ có trong tháng 5 số ngày dông khoảng 10 ngày/tháng như TuyHoà 10 ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng Ở miền Namkhu 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

Bảng 1.1: Số ngày dông trên các tháng ở một số vùng trên lãnh thổ Việt Nam

Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nước phải chịu nhiều ảnh hưởng của dông sét,đây là điều bất lợi cho hệ thống điện Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu tư nhiều vàocác thiết bị chống sét Đặc biệt hơn nữa nó đòi hỏi các nhà thiết kế phải chú trọng khitính toán thiết kế các công trình điện sao cho hệ thống điện vận hành kinh tế, hiệu quả,đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy

1.2 Ảnh hưởng của hiện tượng dông sét tới hệ thống điện Việt Nam

Như đã trình bày ở phần trước, biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA, đây lànguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua vật nào đó Thực tế đã có dây tiếpđịa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị nóng chảy và đứt,thậm chí có những cách điện bằng sứ khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ và chảy ranhư nhũ thạch, phóng điện sét còn kèm theo việc di chuyển trong không gian lượng điệntích lớn, do đó tạo ra điện từ trường rất mạnh, đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến vàcác 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 rasóng điện từ truyền theo dọc đường dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách điện củađường dây Khi cách điện của đường dây bị phá hỏng sẽ gây nên ngắn mạch pha-đấthoặc ngắn mạch pha–pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đường dây phải làm việc Vớinhững 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 không nhanh có thể dẫn đến

rã lưới Sóng sét còn có thể truyền từ đường dây vào trạm biến áp hoặc sét đánh thẳng

11

Tháng

Địa điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả nămCao Bằng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94Móng Cái 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112

Hà Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102Lào Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93Yên Bái 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104Tuyên 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106

Hà Nội 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99Hải Phòng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111Thanh Hoá 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100Huế 0,0 0,2 1,9 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8

Đà Nẵng 0,0 0,3 2,5 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 0,0 69,5Quảng Ngãi 0,0 0,3 1,2 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1

TP HCM 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138Sóc Trăng 0,2 0,0 0,7 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,7 104

Hà Tiên 2,7 1,3 10 20 23 9,7 7,4 9,0 9,7 15 15 4,3 128

vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện của trạm biến áp, điều này rấtnguy hiểm vì nó tương đương với việc ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cốtrầm trọng Mặt khác, khi có phóng điện sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầucực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp bị chọc thủnggây thiệt hại vô cùng lớn.

Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố lướiđiện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe doạ hoạt động của lưới điện

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP

CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110KV

2.1 Khái niệm chung

Đối với trạm biến áp 220 kV thì với các thiết bị đặt ngoài trời, khi có sét đánh trựctiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nghiêm trọng, làm hư hỏng các thiết bị điện, có thểphải ngừng cung cấp điện năng trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến sản xuất vàgây ra những chi phí tốn kém cho ngành điện, ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc dân Dovậy, 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 thường dùng

hệ thống cột thu lôi, dây thu lôi Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để địnhhướng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra các khu vực an toàn bên dưới hệthống này

Hệ thống thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệthống nối đất Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộphận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện sét một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho khidòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để gây phóng điệnngược 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 phảiquan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, mỹthuật

2.2 Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm gọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của

hệ thống bảo vệ Ở đây, hệ thống bảo vệ trạm 220/110kV ta dùng hệ thống cột thu lôi, hệthống này có thể đặt ngay trên bản thân công trình hoặc độc lập tùy thuộc vào các yêucầu cụ thể

Đặt hệ thống thu sét trên bản thân công trình sẽ tận dụng được độ cao của phạm vibảo vệ và sẽ giảm được độ cao của cột thu lôi Nhưng mức cách điện của trạm phải đảmbảo an toàn trong điều kiện phóng điện ngược từ hệ thống thu sét sang thiết bị, dòng điệnsét 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 cácphần tử mang điện trong trạm khi mức cách điện không đủ lớn Do đó điều kiện để đặtcột thu lôi trên hệ thống các thanh xà của trạm là mức cách điện cao và trị số điện trở tảncủa bộ phận nối đất nhỏ

Đối với trạm biến áp có điện áp từ 110 kV trở lên có mức cách điện khá cao (cụ thểkhoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) do đó có thể đặt các cột thulôi trên các kết cấu của trạm và trên các kết cấu đó có đặt cột thu lôi phải được ngắn nhất

13

và sao cho dòng điện sét khuếch tán vào đất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất,mặt khác phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất.

Khâu yếu nhất trong trạm biến áp ngoài trời điện áp từ 110 kV trở lên là cuộn dâymáy biến áp, vì vậy khi dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cáchgiữa điểm nối vào hệ thống của cột thu lôi và điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máybiến áp là phải lớn hơn 15m theo đường điện

Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi códòng điện sét chạy qua

Đối với cấp điện áp 110 kV trở lên cần phải chú ý:

+ Ở nơi các kết cấu đó có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổsung (dùng nối đất bổ sung) nhằm đảm bảo điện trở khuyếch tán không được quá 4Ω

(ứng với tần số công nghiệp)

+ Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi và bộphận mang điện không được bé hơn độ dài chuỗi sứ

Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấp điện áp110kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện Khi dùng cột thu lôi độc lập thì cần phảichú ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi đến các bộ phận của trạm để tránh khả năngphóng điện từ cột thu lôi đến các vật cần được bảo vệ

Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn điện phảiđược cho vào ống chì và chôn trong đất.Có thể nối dây chống sét vào hệ thống nối đấtcủa trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của điểm nối đất ấy đến điểm nối đất củamáy biến áp lớn hơn 15m

0,8h 2h hx

rx O

1,5h

3

A B

C

2.3 Lý thuyết để tính chiều cao cột và phạm vi bảo vệ

2.3.1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi

Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi có độ cao là h tính cho độ cao hx là một hìnhchóp tròn xoay có đường sinh được xác định như sau:

1,6( )1

x

h h

- hx: chiều cao cần được bảo vệ

Trong tính toán, đường sinh được đưa về dạng đường gãy khúc ABC được xác địnhnhư sau:

Hình 2.2 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi (đường sinh gấp khúc)

Bán kính bảo vệ rx được tính như sau:

15

h1 h2

O R

O2 O

O1 0,75h1

) = 1,5h – 1,875hx

+ Nếu hx>

h 3

2

thì rx = 0,75h(1- h

h x

) = 0,75(h – hx) Các công thức trên chỉ để sử dụng cho hệ thống thu sét có độ cao h < 30m Khi h≥

30m

ta cần hiệu chỉnh các công thức đó theo hệ số p, với p h

5,5

=

2.3.2 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi

2.3.2.1 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi

a Hai cột thu lôi có độ cao bằng nhau

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

Hình 2.3 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao bằng nhau

- 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 - 7

a

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 công thức cũng cầnđược hiệu chỉnh theo hệ số p đã nêu ở mục trên

O R

b Hai cột thu lôi có độ cao khác nhau

Xét 2 cột thu lôi 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 thu lôi có độ cao khác nhau

2.3.2.2 Phạm vi bảo vệ cho nhiều cột thu lôi

Với những công trình có mặt bằng rộng lớn, nếu chỉ sử dụng một hoặc một vài cặpcột thì sẽ gây khó khăn cho việc thi công lắp đặt vì độ cao của cột sẽ rất lớn Do đó ta cần

sử dụng nhiều cột thu sét để giảm độ cao của cột Phần ngoài của phạm vi bảo vệ đượcxác định như từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách a≤7h) Không cần vẽ phạm vi bảo vệ bêntrong đa giác hình thành bởi các cột thu sét mà chỉ cần kiểm tra điều kiện an toàn

Hình 2.5 Phạm vi bảo vệ của nhóm 3 và 4 cột thu lôi có độ cao bằng nhau

Vật có độ cao hx nằm trong đa giác được bảo vệ nếu thoả mãn điều kiện:

Trong đó:

- D: đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác được tạo bởi các cột thu lôi

- h: độ cao của cột thu sét

- hx: độ cao của vật cần được bảo vệ

- ha = h – hx: là độ cao hiệu dụng

Ta cũng cần phải kiểm tra điều kiện an toàn cho từng cặp cột đặt gần nhau và nếu độcao cột thu sét vượt quá 30m thì phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh p

2.4 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

2.4.1 Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét

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

a' b

c

a

h 0,8h

0,2h

0,6h 1,2h

2b x

Hình 2.6 Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét

Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta cócác hoành độ 0,6h và 1,2h

+ Nếu

2 3

x

h > h

thì

0,6 1 x x

2.4.2 Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét

Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu sét phải

thoả mãn điều kiện s < 4h

Với khoảng cách s trên thì dây có thể bảo vệ được các điểm có độ cao

1,2h bx

R

Hình 2.7 Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét

Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống của một dây còn phần bên trong được giới hạnbởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai điểm treo dây thu sét và điểm có độ cao

2.5 Các phương án bố trí cột thu lôi cho đối tượng cần bảo vệ

- Trạm biến áp 220/110Kv có kích thước 175x130m

- Các xà phía 110 kV cao 8,9m và 10,9m, các xà phía 220kV cao 11,9m và 16,9m

- Mặt bằng trạm và sơ đồ bố trí thiết bị như hình vẽ:

+ Khảo sát mặt bằng trạm và chọn vị trí đặt cột thu lôi

+ Tính chiều cao hiệu dụng lớn nhất của từng phía ha max

+ Tính chiều cao của cột thu lôi các phía: h = hx + ha max

+ Tính phạm vi bảo vệ và kiểm tra

21

2.5.1 Phương án 1

+ Bước 1: Ta bố trí 42 cột thu lôi ở các vị trí như hình vẽ sau:

Phía 220kV bố trí 24 cột, trong đó có 8 cột trên xà cao 16,9 m; 4 cột trên xà MBAcao 16,9m; 12 cột trên xà 11,9m

Phía 110kV bố trí 18 cột, trong đó 12 cột cao 8,9m và 6 cột 10,9m

Hình 2.9 Bố trí các cột thu lôi 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 giácđỉnh và tính độ cao hiệu dụng ha của từng nhóm cột theo điều kiện sau:

( ) ( ) ( )

2

2.

a b c D

23

Bảng 2.1 Chiều cao hữu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 1

Nhận xét: Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của các nhóm cột này là: ha-max= 5,06 (m)

Do độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 220kV là hx = 16,9 (m) nên chiều cao của cáccột thu sét là:

Độ cao tác dụng tối thiểu của các nhóm 1 là: ha1 = (m)

Xét nhóm cột (17-25-26) là hình tam giác có kích thước:

+ Cạnh 17-25: a = 47,3m

+ Cạnh 25-26: b = 20m

+ Cạnh 26-17: c = 38,2m

+ Nửa chu vi tam giác trên là : p= 52,75 (m)

Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đỉnh là:

( ) ( ) ( )

2

2.

a b c D

p p a p b p c

=

= = 48,88 (m)

Độ cao hiệu dụng của nhóm 2 là: ha2

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

Bảng 2.2 Chiều cao hữu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 1

(m) 25-26-32-31;