thiết kế chống sét

LỜI MỞ ĐẦUHệ thống điện là một hệ thống quan trọng của hệ thống năng lượng của Việt Nam và không thể thiếu được trước sự phát triển công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa Đất Nước. Do nguồn điện thường đặt xa nơi tiêu thụ điện năng nên phải chuyền qua các trạm biến áp tăng hoặc giảm áp. Đối với nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam do đó phải đi qua nhiều vùng có khí hậu khác nhau đặc biệt là những nơi có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều. Thiệt hại do giống sét gây ra cho ngành điện là rất lớn dẫn đến ảnh hưởng đến sự phát triển ổn định của nền kinh tế quốc dân là rất lớn.Vì vậy chúng ta phải đầu tư vào nghiên cứu, tìm ra những giải pháp để chống sét đánh vào các nhà máy, trạm biến áp, đường dây để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại do sét gây ra cho hệ thống lưới điện nhằm giảm bớt thiệt hại cho nền kinh tế. Với yêu cầu như vậy, nên em đã chọn đồ án “Thiết kế bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp 11022kV” nhằm đưa ra phương án tốt nhất để chuẩn bị cho công việc sau này. Bản thiết kế của em bao gồm 5 chương.Chương 1: Tình hình giông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó tới lưới điện. Chương 2: Tính toán chống sét cho trạm biến áp 11022kV.Chương 3: Tính toán nối đất cho toàn trạm biến áp 11022kV.Chương 4: Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 110kV.Chương 5: Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp.Do thời gian có hạn nên việc thiết kế của em không tránh khỏi những sai sót, em mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô bộ môn hệ thống điện.

LỜI MỞ ĐẦU

Hệ thống điện là một hệ thống quan trọng của hệ thống năng lượng của Việt Nam

và không thể thiếu được trước sự phát triển công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa Đất Nước Do nguồn điện thường đặt xa nơi tiêu thụ điện năng nên phải chuyền qua các trạm biến áp tăng hoặc giảm áp Đối với nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam do đó phải đi qua nhiều vùng có khí hậu khác nhau đặc biệt là những nơi có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều Thiệt hại do giống sét gây ra cho ngành điện là rất lớn dẫn đến ảnh hưởng đến sự phát triển

ổn định của nền kinh tế quốc dân là rất lớn

Vì vậy chúng ta phải đầu tư vào nghiên cứu, tìm ra những giải pháp để chống sét đánh vào các nhà máy, trạm biến áp, đường dây để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại do sét gây ra cho hệ thống lưới điện nhằm giảm bớt thiệt hại cho nền kinh tế Với yêu cầu

như vậy, nên em đã chọn đồ án “Thiết kế bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110/22kV” nhằm đưa ra phương án tốt nhất để chuẩn bị cho công việc sau

này Bản thiết kế của em bao gồm 5 chương

Chương 1: Tình hình giông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó tới lưới điện Chương 2: Tính toán chống sét cho trạm biến áp 110/22kV

Chương 3: Tính toán nối đất cho toàn trạm biến áp 110/22kV

Chương 4: Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 110kV

Chương 5: Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp

Do thời gian có hạn nên việc thiết kế của em không tránh khỏi những sai sót, em mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô bộ môn hệ thống điện

Em xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy trong bộ môn hệ thống điện của Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn TS Đoàn Đức Tùng đã giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn

Bình Định, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Dương Văn Đông

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH

HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN

Việc nghiên cứu giông sét và đưa ra biện pháp chống sét có lịch sử lâu dài cùng với sự phát triển của ngành điện Ngày nay người ta đã tìm ra được các biện pháp, những hệ thống thiết bị và kỹ thuật cao để đề phòng sét đánh một cách hữu hiệu và an toàn

Tuy nhiên mật độ, thời gian xảy ra sét đánh không thể dự đoán chính xác được trước nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đặc biệt đối với ngành điện

1.1 Tình hình giông sét ở Việt Nam

Theo đề tài KC  03  07 ở viện năng lượng, trong một năm số ngày sét đánh ở miền Bắc khoảng 70-100 ngày và số lần có giông từ 150-300 lần Vùng có giông sét nhiều nhất ở miền Bắc là khu vực Móng Cái, Tiên Yên (Quảng Ninh) hàng năm có từ 100-110 ngày giông sét, tháng 7 8 có thể có đến 25 ngày giông sét trên một tháng Một số vùng có địa hình chuyển tiếp giữa các vùng núi và vùng đồng bằng, số lần giông cũng đến 200 lần/năm, với số ngày cũng đến 100 ngày/năm Nơi ít giông nhất là Quảng Bình, hàng năm chỉ có hoảng 80 ngày giông Xét về diễn biến của mùa giông trong năm,mùa giông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng Nói chung ở miền Bắc mùa giông tập trung từ tháng 4 đến tháng 9, ở miền Tây tập trung khoảng từ tháng 5 đến tháng 8 trong năm

Trên vùng duyên hải Trung Bộ ở phía Bắc đến Quảng Ngãi là khu vực tương đối nhiều giông trong tháng 4 đến tháng 8 với số ngày giông xấp xỉ 10 ngày/tháng Tháng nhiều nhất là tháng 5 có thể từ 12 đến 15 ngày Những ngày từ đầu mùa và cuối mùa chỉ có 2 đến 5 ngày/tháng

Từ Bình Định trở vào là khu vực ít giông nhất thường chỉ có tháng 5 với số ngày xấp xỉ bằng 10 ngày (Tuy Hòa: 10 ngày, Nha Trang: 8 ngày, Phan Thiết: 13 ngày), còn các tháng khác của mùa đông chỉ quan sát từ 5 đến 7 ngày giông sét

Ở miền Nam cũng có khá nhiều giông hàng năm quan sát được từ 40-50 ngày tùy từng nơi Khu vực nhiều nhất là miền đồng bằng Nam Bộ, số ngày giông sét có thể lên tới 120 đến 140 ngày Mùa giông ở Nam Bộ từ tháng 4 đến tháng 11 số ngày giông sét

trung bình 10 ngày/tháng còn từ tháng 5 đến tháng 10 có khoảng trên 20 ngày giông ( Sài Gòn: 22 ngày, Hà Tiên: 28 ngày)

Ở Tây Nguyên mùa giông sét thường chỉ có từ tháng 4, 5 và tháng 9 Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được 15 ngày giông và ở Tây Nguyên trung bình số ngày giông từ 10- 12 ngày (Pleiku: 17 ngày, Kon Tum: 14 ngày, Đà Lạt: 10 ngày) còn các tháng khác của mùa Đông trung bình có từ 5 đến 7 ngày/tháng

Qua số liệu khảo sát ta thấy rằng trung bình giông sét 3 miền Bắc- Trung- Nam, những vùng lân cận có mật độ tương đối giống nhau Kết quả nghiên cứu người ta đã lập được bản đồ - phân vùng sét Việt Nam (các thông số cho bảng 1-1)

Bảng 1.1

trung bình (ngày/năm)

Giờ giông trung bình (giờ/năm)

Mật độ sét trung bình (lần/km)

Tháng giông cực đại

Bảng 1.2

Số ngày

giông

Đồng bằng ven biển miền Bắc

Trung du miền núi Bắc Bộ

Miền trung Cao Nguyên

Ven biển miền Trung

Đồng bằng miền Nam

1.2 Sự ảnh hưởng của giông sét đến hệ thống điện

Ở Việt Nam, trong khuôn khổ đề tài cấp nhà nước KC  03  07 đã lắp đặt các thiết bị ghi sét và bộ ghi tổng hợp trên các đường dây tải điện trong nhiều năm liên tục, kết quả thu thập tình hình sự cố lưới điện 220kV ở miền Bắc từ những năm 1987 đến năm 1992 được ghi lại trong bảng 1-3

Trong tổng hợp sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không 220kV Phả Lại - Hà Đông, nguyên nhân do sét là 8/11 chiếm 72,7% Sở dĩ lấy kết quả sự cố của đường dây Phả Lại- Hà Đông làm kết quả chung cho sự cố lưới điện ở miền Bắc vì đây là đường dây quan trong của miền Bắc và sự cố đường dây nảy ảnh hưởng rất lớn đến tính hình truyền tải điện năng trên lưới điện Ngoài ra theo đề tài nghiên cứu khoa học - nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện hệ thống chống sét bảo vệ lưới điện trung áp của Viện Năng Lượng đã tập trung thống kê, phân biệt tình hình sự cố lưới điện 35 đến 110kV của miền Bắc nói riêng và lưới điện quốc gia nói chung từ năm 1976 đến năm

- Từ thống kê này cho ta thấy rằng : Tổng sự cố do sét gây ra đối với đường dây trung

áp là lớn hơn tổng số đường dây cao áp, tác hại của nó mang lại đối với hệ thống điện

là rất lớn, số lần sự cố lưới điện 35kV chiếm tỷ lệ khá lớn đến 45%

Bảng 1.4 : Năm theo dõi Cấp điện áp kV Tổng chiều dài

đường dây (km)

Suất sự cố (lần/100km) Tổng số Do sét

1,85 6,00

1,46 5,40

2,50 1,20

2,50 5,10

Kết luận :

Qua nghiên cứu tình hình giông sét ở Việt Nam và những thiệt hại do sét gây ra cho lưới điện là rất lớn nên việc đảm bảo chống sét cho đường dây và trạm biến áp là rất cần thiết nhằm giảm thấp nhất sự cố cắt điện đường dây Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu chống sét là rất quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và vận hành lưới điện quốc gia

Ở những vùng có lãnh thổ khác nhau, do điều kiện khí hậu khác nhau và trang thiết bị kỹ thuật khác nhau nên đặc điểm về giông sét, tính chất và mức độ tác hại của giông sét gây ra cũng khác nhau Vì vậy, việc tiếp thu các kết quả nghiên cứu về các thông số giông sét đặc tính hoạt động giông sét của từng vùng, từng khu vực để có những biện pháp chống sét hiệu quả và thích hợp

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP

110/22 kV

Trong hệ thống điện (HTĐ), trạm biến áp (TBA) đóng vai trò quan trọng Nó quyết định rất lớn về độ tin cậy cung cấp điện của toàn hệ thống điện và một yếu tố quan trọng dẫn đến sự mất ổn định của Hệ Thống Điện trong nhiều yếu tố là do sóng sét quá điện áp truyền vào Trạm Biến Áp từ đường dây và do sét đánh trực tiếp vào trạm

Qua thống kê, người ta thấy số lần sự cố của Hệ Thống Điện là do bị sét đánh chiếm tỷ lệ rất lớn so với các trường hợp khác Vì vậy việc tính toán bảo vệ Trạm Biến

Áp do sét đánh để hạ đến mức tối thiểu là một nhiệm vụ hết sức quan trọng và cần thiết Khi bị sét đánh vào trạm, các thiết bị điện sẽ bị hư hỏng và có thể dẫn đến việc cung cấp điện bị ngưng toàn bộ, đồng thời có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất điện năng và ảnh hưởng đến các ngành kinh tế khác

Để đảm bảo chống sét đánh trực tiếp vào trạm cần dùng các cột thu sét và dây thu sét Các cột thu sét này có thể được đặt độc lập hoặc trong điều kiện cho phép ta vận dụng chiều cao của các cột, xà cột đèn chiếu sáng Riêng cột độc lập thường tốn kém hơn về kinh tế nên chỉ dùng khi không thể tận dụng được chiều cao của các cột, xà Nếu đặt các cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối ngoài trời và dùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối cùng của trạm đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ nối đất chung với hệ thống nối đất chung của trạm và

độ tăng lớn nhỏ này còn tùy thuộc vào thông số của dòng điện sét và điện trở nối đất xung kích của hệ thống Khi điện áp này vượt quá giới hạn cho phép thì có thể gây nên nguy hiểm cho các thiết bị điện, do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt cột thu sét trên các công trình trong trạm hoặc dây chống sét ở trong trạm

Khi thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp ngoài các yêu cầu về kỹ thuật cần phải chú ý đến vấn đề kinh tế và vấn đề mỹ thuật

2.1 Các yêu cầu kỹ thuật

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

Với mục đích giảm vốn đầu tư khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh vào trạm biến

áp ngoài trời, người ta thường bố trí cột trên các độ cao có sẵn như cột, xà… đối với

trạm biến áp 110/22kV do có mức cách điện cao nên các cột thu sét có thể đặt trực tiếp trên các kết cấu của trạm Các trụ của các kết cấu trên đó có đặt các cột thu sét phải là ngắn nhất sao cho dòng điện sét (Is) khuyếch tán vào đất theo 3 ÷ 4 thanh cái của hệ thống nối đất

Đối với trạm 22kV khi bố trí cột thu sét trực tiếp trên xà thì phải tăng cường độ cách điện đến cấp 110kV, do vậy sẽ có tổn thất về kinh tế Khi dùng cột thu sét độc lập thì phải chú ý đến khoảng cách giữa các cột thu sét tới các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột đến các thiết bị bảo vệ Khi dùng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì phải cho dây dẫn điện đến bảng đèn vào ống chì và chôn dưới đất

Để đảm bảo cho cơ giới và chống ăn mòn kim loại cần phải theo đúng quy định

về các loại vật liệu, tiết diện dây khi dùng trên mặt đất và dưới đất

Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110kV 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 khoảng cách giữa hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất của cột thu sét và vỏ máy biến

áp theo đường điện phải lớn hơn 15m

Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên cần chú

ý nối đất bổ sung ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở khuyếch tán không được quá 4Ω

Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét đến các

bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến vật được bảo vệ Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công trình cần bảo

vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý

Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn đế đảm bảo tính on 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 đến đèn phải cho vào ống chì và chèn vào

2.2 Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét

Cột thu sét là thiết bị không phải tránh sét mà ngược lại dùng để thu sét về phía

nó bằng cách sử dụng mũi nhọn nhân tạo sau đó dẫn dòng điện sét xuống đất Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác vào một điểm định sẵn trên mặt

đất chứ không phải là vào điểm bất kỳ nào trên công trình Cột thu sét tạo ra một khoảng không gian gần cột thu sét (trong đó có vật cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ

a Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập

Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình

).(

1

6,1

x x

h h

h

h p h

Nếu h x h

Các công thức trên chỉ đúng với cột thu sét cao dưới 30m Hiệu quả của cột thu sét cao

trên 30m giảm đi do độ cao định hướng của sét giữa hằng số Có thể dừng các công

thức trên để tính toán phạm vi bảo vệ nhưng phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh

h

p 5,5

và trên hoành độ lấy các giá trị 0,75 hp và 1,5 hp

b Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét

Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét thì lớn hơn tổng phạm vi bảo vệ các cột đơn cộng lại Nhưng để các cột thu sét có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai cột phải thỏa mãn a ≤ 7h (trong đó h là độ cao của cột thu sét) Phần bên ngoài khoảng cách giữa hai cột có phạm vi bảo vệ giống như của một cột Phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm: 2 đỉnh cột và điểm có độ cao h0 – độ cao lớn nhất giữa hai cột được bảo vệ xác định theo công thức:

p

a h h

5 , 1

0 0

0

h

h p

0

h

h p h

7

c Pham vi bảo vệ của hai côt thu sét có đô cao khác nhau

- Trường hợp hai cột thu sét có độ cao h1 và h2 khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo vệ được xác định như sau:

Vẽ phạm vi bảo vệ của cột thấp (cột 1) và cột cao (cột 2) riêng rẽ Qua đỉnh cột thấp (cột 1) vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3 điểm này được xem là đỉnh của một cột thu sét giả định Cột 1và cột 3 hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau (hi) với khoảng cách a Bằng cách giả sử vị trí X

có đặt cột thu lôi 3 có độ cao hi Điểm này được xem như đỉnh của một cột thu sét giả định Ta xác định được các khoảng cách giữa hai cột có cùng độ cao hi là a và

X như sau:

Khi hai cột có độ cao khác nhau ta có khoảng cách hai cột được xác định:

a' = a – 1,5.h.p.(1- )

8 ,

7

' '

5,

0

' 0 '

h

h p

h

h p h

d Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột thu sét ( số cột >2 )

Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi một đá giác thì độ cao tác dụng của một cột

thu sét phải thỏa mãn :

).(

.(

4

2

c p b p a p p

c b a R

Nhóm cột tạo thành hình chữ nhật : 2 2

b a

Với a, b là độ dài hai cạnh hình chữ nhật

Độ cao tác dụng của cột thu sét h phải thỏa mãn điều kiện:

8

D

h a 

2.3 Khoảng cách an toàn trong không khí và đất

- Khoảng cách an toàn trong không khí Sk

- Biên độ điện cứ xung (Dmax) trong trường hợp chung xác định theo công thức :

Trong đó : Imax – dòng điện sét tính toán ( kA)

RXK – điện trở xung kích của bộ phận nối đất ( R)

L – độ cảm ứng của dây dẫn từ bộ phận nối đất đến điểm khảo sát ( H) còn

W  với I’= 60 (kA/s) thì ta sẽ được công thức tính toán dùng để xác định

khoảng cách an toàn cho phép của không khí như sau :

 0,8 ( )

15,0).150

60.2(

15,0

)(500

150500

2 2

2 2

2 2

max

m L R

R L

R R

WL R

R

U S

XK XK

XK XK

XK XK

Khoảng cách an toàn trong đất Sđ

Tiêu chuẩn khoảng cách an Sđ được xác định bằng công thức sau :

Sđ= a.RXKTrong đó: a – hệ số phụ thuộc trị số dòng điện sét chọn trong tính toán với Imax=150kA thì a=0,5

RXK – trị số điện trở tản xung kích của dòng điện sét đi qua bộ phận nối đất

 Sđ= 0,5.RXK

2.4 Trình tự tính toán chống sét đánh trực tiếp

- Bố trí các cột thu sét

- Xác định chiều cao hiệu dụng của cột : tìm đường kính D của đường tròn ngoại tiếp

đa giác đi qua đỉnh thu cột sét sao cho diện tích đa giác đo bảo vệ cho hx, áp dụng toàn trạm Ta tính độ cao L của cột thu sét hh x h a

- Kiểm tra khả năng bảo vệ đối với vật nằm ngoài phạm vi cột thu sét bảo vệ :

+ Tính bán kính bảo vệ của một cột thu sét

+ Tính bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét và tính bán kính

0

x

r mà h0bảo vệ được

+ Vẽ khu vực bảo vệ theo kích thước tính được

- Kiểm ttra lại toàn bộ bản vẽ thiết kế nếu có độ cao xà nào đó mà cần bảo vệ còn nằm ngoài bán kính bảo vệ

0

x

r thì cần phải xét lại thiết kế : tăng độ cao cột hoặc bố trí thếm cột sao cho các độ cao cần được bảo vệ phải nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu sét

2

1).(

2

1

11 1 11 2 2

l

) ( 6 , 43 ) 39 5 , 56 ).(

39 5 , 56 ).(

35 5 , 56 (

5 , 56 2

39 39 35 )

11 1 11

2 2

1

11 1 11 2 2 1

m l

p l

p l p

p

l l l

D

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 11+5,5=16,5(m)

* Các cặp cột 2-4-11 :

Ta có : l2-4=32m ; l2-11=39m ; l4-11= 42m

)(5,56)423932.(

2

1).(

2

1

11 4 11 2 4

l

) ( 2 , 44 ) 42 5 , 56 ).(

39 5 , 56 ).(

32 5 , 56 (

5 , 56 2

42 39 32 )

11 4 11

2 4

2

11 4 11 2 4 2

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 3 11 1 3

l

) ( 2 , 44 ) 42 5 , 56 ).(

39 5 , 56 ).(

32 5 , 56 (

5 , 56 2

42 39 32 )

11 3 11

1 3

1

11 3 11 1 3 1

m l

p l p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 3 11 6 6

l

) ( 1 , 50 ) 42 65 ).(

43 65 ).(

45 65 (

65 2

42 43 45 )

11 3 11

6 6

3

11 3 11 6 6 3

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 4 11 5 5

l

) ( 1 , 50 ) 42 65 ).(

43 65 ).(

45 65 (

65 2

42 43 45 )

11 4 11

5 5

4

11 4 11 5 5 4

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 6 11 5 6

l

)(4,57)435,71).(

435,71).(

575,71.(

5,71.2

43.43.57)

11 6 11

5 6

5

11 6 11 5 6

l p l p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

7 6 7 5 6

l

)(3,60)355,63).(

355,63).(

575,63.(

5,63.2

35.35.57)

7 6 7

5 6

5

7 6 7 5 6 5

m l

p l p l p

p

l l l

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 11+7,5=18,5(m)

Từ kết quả ta tính đƣợc ở trên ta chọn chiều cao các cột chống sét phía là 22m

Xét các cột phía 22kV :

* Các cặp cột 7-8-9 :

Ta có : l7-8=50m ; l7-9=40m ; l8-9= 50m

)(70)504050.(

2

1).(

2

1

9 8 9 7 8

l

) ( 8 , 36 ) 50 70 ).(

40 70 ).(

50 70 (

70 2

50 40 50 )

9 8 9

7 8

7

9 8 9 7 8 7

m l

p l p l p

p

l l l

* Các cặp cột 7-9-10 :

Ta có : l7-10=50m ; l7-9=40m ; l9-10= 50m

)(70)504050.(

2

1).(

2

1

10 9 9 7 10

l

) ( 8 , 36 ) 50 70 ).(

40 70 ).(

50 70 (

70 2

50 40 50 )

10 9 9

7 10

7

10 9 9 7 10 7

m l

p l p l

p

p

l l l

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 9+4,6=13,5(m)

Vậy từ kết quả ta tính đƣợc ở trên ta chọn chiều cao các cột chống sét phía 7-8-9-10 là 16m

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

7

2 1

111.(

1.17.5,1).8,01.(

.5

,

1

2 2

2

0 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

111

.(

1.4,17.5,1).8,01.(

.5

,

1

3 3

3

0 0

h

h p

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

7

11 1

11 1

.(

1 5 , 16 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

,

1

11 1 11

1

11

1

0 0

h

h p

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

7

11 3

h    x 

)(75,3)16

111.(

1.16.75,0)1

.(

.75

,

0

11 03 0

h

h p

8 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

) ( 4 , 12 ) 22 8 , 0

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

m p

7

6 3

11 1 (

1 6 , 15 75 , 0 ) 8 , 0 1 (

75

,

0

6 03 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

7

11 6

h    x 

) ( 6 , 3 ) 8 , 15

11 1 (

1 8 , 15 75 , 0 ) 1

.(

75

,

0

11 06 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

11 1 (

1 8 , 13 75 , 0 ) 1

.(

75

,

0

6 05 0

h

h p

Chiều cao vật

rx (m) a (m) h0x (m)

n m

r0  (m)

5 , 7 1 (

1 16 5 , 1 ) ' 8 , 0 1

m h

h p

161.(

1.22

5 , 7 1 (

1 3 , 9 75 , 0 ) 1 (

75

,

' '

0 '

h

h p h

Xét cặp cột 7-10 :

Ta có cột số 7 cao h=22m

Cột số 10 cao h’=16m

Vì vậy ta sẽ xét phạm vi của 2 cặp cột có độ cao không bằng nhau :

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 22m :

111.(

1.22.5,1)8,01

5,71.(

1.16.5,1)8,01

h

h p

161.(

1.22

5,71.(

1.3,9.75,0)1.(

.75

,

0

' 0

' '

0 '

h

h p h

5,71.(

1.16.5,1).8,01.(

.5

,

1

'

' '

9

h

h p

m p

7

9 8

5,71.(

1.9,8.75,0)1

.(

.75

,

0

9 9

9

0

' 0

h

h p h

Vì vậy ta sẽ xét phạm vi của 2 cặp cột có độ cao không bằng nhau :

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 22m :

111.(

1.22.5,1)8,01

5,71.(

1.16.5,1)8,01

h

h p

161.(

1.22

5 , 7 1 (

1 7 , 10 75 , 0 ) 1 (

75

,

' '

0 '

h

h p h

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 16m :

)(94,9)16.8,0

5,71.(

1.16.5,1).8,01.(

.5

7

10 9

5,71.(

1.9,8.75,0)1

.(

75

,

0

10 9 109

10

9

0 0

h

h p

Chiều cao vật

1).(

2

1

11 1 11 2 2

l

) ( 6 , 43 ) 39 5 , 56 ).(

39 5 , 56 ).(

35 5 , 56 (

5 , 56 2

39 39 35 )

11 1 11

2 2

1

11 1 11 2 2 1

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 4 11 2 4

l

) ( 2 , 44 ) 42 5 , 56 ).(

39 5 , 56 ).(

32 5 , 56 (

5 , 56 2

42 39 32 )

11 4 11

2 4

2

11 4 11 2 4 2

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 3 11 1 3

l

m l

p l p l p

p

l l l

)425,56).(

395,56).(

325,56.(

5,56.2

42.39.32)

11 3 11

1 3

1

11 3 11 1 3

2

1).(

2

1

11 3 13 11 13

l

) ( 2 , 47 ) 42 57 ).(

25 57 ).(

47 57 (

57 2

42 25 47 )

11 3 13

11 13

3

11 3 13 11 13 3

m l

p l

p l

p

p

l l l

2

1).(

2

1

13 4 13 5 5

l

)(8,49)475,63).(

355,63).(

455,63.(

5,63.2

47.35.45)

13 4 13

5 5

4

13 4 13 5 5 4

m l

p l

p l p

p

l l l

Ta có : l5-6=57m ; l5-13=35m ; l6-13= 35m

)(5,63)353557.(

2

1).(

2

1

13 6 13 5 6

l

)(3,60)355,63).(

355,63).(

575,63.(

5,63.2

35.35.57)

13 6 13

5 6

5

13 6 13 5 6 5

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

7 6 7 5 6

l

)(0,58)375,65).(

375,65).(

575,65.(

5,65.2

37.37.57)

7 6 7

5 6

5

7 6 7 5 6 5

m l

p l p l p

p

l l l

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 11+7,3=18,3(m)

Từ kết quả ta tính đƣợc ở trên ta chọn chiều cao các cột chống sét phía 6-11-13 là 22m

1-2-3-4-5-Xét các cột phía 22kV :

* Các cặp cột 7-8-9 :

Ta có : l7-8=49m ; l7-9=39m ; l8-9= 35m

)(5,61)353949.(

2

1).(

2

1

9 8 9 7 8

l

) ( 4 , 49 ) 35 5 , 31 ).(

39 5 , 61 ).(

49 5 , 61 (

5 , 61 2

35 39 49 )

9 8 9

7 8

7

9 8 9 7 8 7

m l

p l p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

10 9 9 7 10

l

) ( 1 , 42 ) 27 53 ).(

39 53 ).(

40 53 (

53 2

27 39 40 )

10 9 9

7 10

7

10 9 9 7 10 7

m l

p l p l

p

p

l l l

2

1).(

2

1

12 10 10 7 12

l

) ( 3 , 49 ) 33 61 ).(

40 61 ).(

49 61 (

61 2

33 40 49 )

12 10 10

7 12

7

12 10 10 7 12 7

m l

p l

p l

p

p

l l l

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 9+6,2=15,2(m)

Vậy từ kết quả ta tính đƣợc ở trên ta chọn chiều cao các cột chống sét phía 10-12 là 16m

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

r

* Phạm vi bảo vệ giữa hai cột :

m p

7

2 1

111.(

1.17.5,1).8,01.(

.5

,

1

2 2

2

0 0

h

h p

) ( 18 ) 22 8 , 0

8 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

) ( 4 , 12 ) 22 8 , 0

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

m p

7

6 3

11 1 (

1 6 , 15 75 , 0 ) 8 , 0 1 (

75

,

0

6 03 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

7

11 6

h    x 

) ( 6 , 3 ) 8 , 15

11 1 (

1 8 , 15 75 , 0 ) 1

.(

75

,

0

11 06 0

h

h p

8 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

) ( 4 , 12 ) 22 8 , 0

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

m p

7

5 4

111.(

1.6,15.75,0).8,01.(

.75

,

0

5 5

5

0 0

h

h p

Bảng 2.5.2 Kết quả bán kính bảo vệ của các cặp cột có chiều cao là h=22m :

STT Các cặp

cột

Chiều cao cột

Chiều cao vật

rx (m) a (m) h0x (m)

n m

Vì vậy ta sẽ xét phạm vi của 2 cặp cột có độ cao không bằng nhau :

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 22m :

111.(

1.22.5,1)8,01

h

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 16m :

5 , 7 1 (

1 16 5 , 1 ) 8 , 0 1

161.(

1.22

5 , 7 1 (

1 4 , 9 75 , 0 ) 1 (

75

,

' '

0 '

h

h p h

Chiều cao vật

2.5.3 Phương án 3

Bố trí 15 cột sét trong đó có 9 cột thu sét đặt trên đầu của xà đường dây đầu trạm còn 6 cột dựng độc lập

a Xét các cặp cột :

*.Các cặp cột : 1-2-11 : ta có : l1-2= 35m ; l2-11=32m ; l1-11= 26m

)(5,46)263235.(

2

1).(

2

1

11 1 11 2

325,46).(

355,46.(

5,46.2

26.32.35)

11 1 11

2 2

1

11 1 11 2 2

l p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 4 11 2 4

l

)(45)455,54).(

325,54).(

325,54.(

5,54.2

45.32.32)

11 4 11

2 4

2

11 4 11 2 4 2

m l

p l p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

11 1 11 3

355,46).(

325,46.(

5,46.2

26.35.32)

11 1 11

3 3

1

11 1 11 3 3 1

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

13 11 11 3 13

l

)(5,36)265,46).(

355,46).(

325,46.(

5,46.2

26.35.32)

13 11 11

3 13

3

13 11 11 3 13 3

m l

p l

p l

p

p

l l l

2

1).(

2

1

14 11 14 4 11

l

)(1,45)3155).(

3455).(

4555.(

55.2

31.34.45)

14 11 114

4 11

4

14 11 14 4 11

l p l

p l

p

p

l l l

2

1).(

2

1

13 6 13 3 6

l

)(8,46)245,50).(

325,50).(

455,50.(

5,50.2

24.32.45)

13 6 13

3 6

3

13 6 13 3 6 3

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

13 6 13 5 6

l

) ( 1 , 57 ) 24 66 ).(

51 66 ).(

57 66 (

66 2

24 51 57 )

13 6 13

5 6

5

13 6 13 5 6 5

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

14 5 14 4 5

l

) ( 5 , 45 ) 25 52 ).(

34 52 ).(

45 52 (

52 2

25 34 45 )

14 5 14

4 5

4

14 5 14 4 5 4

m l

p l

p l p

p

l l l

2

1).(

2

1

7 5 7 6 6

l

) ( 4 , 57 ) 49 65 ).(

24 65 ).(

57 65 (

65 2

49 24 57 )

7 5 7

6 7

5

7 5 7 6 6 5

m l

p l p l p

p

l l l

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 11+7,2=18,2(m)

Từ kết quả ta tính đƣợc ở trên ta chọn chiều cao các cột chống sét

2

1).(

2

1

9 8 9 7 8

l

)(5,42)325,54).(

405,54).(

375,54.(

5,54.2

32.40.37)

9 8 9

7 8

7

9 8 9 7 8 7

m l

p l p l p

p

l l l

Với hx=11m cho nên chiều cao của các cột là 9+6,3=15,3(m)

Vậy từ kết quả ta tính đƣợc ở trên ta chọn chiều cao các cột chống sét phía 10-12 là 16m

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

7

2 1

11 1 (

1 17 5 , 1 ) 1

.(

5

,

1

2 2

2

0 0

h

h p h

111.(

1.22.5,1)8,01.(

111

.(

1.4,17.5,1).8,01.(

.5

,

1

3 3

3

0 0

h

h p

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

r

x

* Phạm vi bảo vệ giữa hai cột :

m p

7

11 1

111

.(

1.3,18.5,1).8,01.(

.5

,

1

11 1 11

1

11

1

0 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

7

11 3

h    x 

) ( 5 , 5 ) 4 , 17 8 0

11 1

.(

1 4 , 17 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

,

1

11 03 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

7

11 3

h    x 

) ( 9 , 4 ) 17 8 0

11 1 (

1 17 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

,

1

11 03 0

h

h p

8 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

) ( 4 , 12 ) 22 8 , 0

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1

h

m p

a h

7

45 22

7

6 3

11 1 (

1 6 , 15 75 , 0 ) 1

.(

75

,

0

6 03 0

h

h p

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

h r

7

13 3

h    x 

)(5,5)4,17.8,0

111

.(

1.4,17.5,1)1

.(

.5

,

1

13 3 13

3

13

3

0 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

7

11 4

h    x 

) ( 45 , 3 ) 6 , 15

11 1 (

1 6 , 15 75 , 0 ) 1

.(

75

,

0

11 4 11

4 11

4

0 0

h

h p

) ( 4 , 12 ) 22 8 , 0

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

h r

7

14 4

h    x 

) ( 2 , 5 ) 2 , 17 8 , 0

11 1

.(

1 2 , 17 5 , 1 ) 1

.(

5

,

1

14 4 14

4

14

4

0 0

h

h p

11 1 (

1 22 5 , 1 ) 8 , 0 1 (

5

7

14 5

h    x 

) ( 98 , 6 ) 4 , 18 8 , 0

11 1

.(

1 4 , 18 5 , 1 ) 1

.(

5

,

1

14 5 14

5

14

5

0 0

h

h p

111.(

1.22.5,1)8,01.(

.5

11 1 (

1 8 , 13 75 , 0 ) 1

.(

75

,

0

6 05 0

h

h p

Bảng 2.5.3 Kết quả bán kính bảo vệ của các cặp cột có chiều cao là h=22m :

STT Các cặp

cột

Chiều cao cột

Chiều cao vật

rx (m) a (m) h0x (m)

n m

Vì vậy ta sẽ xét phạm vi của 2 cặp cột có độ cao không bằng nhau :

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 22m :

111.(

1.22.5,1)8,01

5 , 7 1 (

1 16 5 , 1 ) 8 , 0 1

161.(

1.22

1 , 11

5 , 7 1 (

1 1 , 11 75 , 0 ) 1 (

75

,

' '

0 '

h

h p h

5 , 7 1 (

1 16 5 , 1 ) ' 8 , 0 1 (

9

h

h p

3216

5 , 7 1 (

1 4 , 11 5 , 1 ) ' 8 , 0 1

h

h p

Vì vậy ta sẽ xét phạm vi của 2 cặp cột có độ cao không bằng nhau :

Ta có phạm vi bảo vệ của các cột có độ cao là 22m :

1.22.5,1)8,01

5,71.(

1.16.5,1)8,01

161.(

1.22

5 , 7 1 (

1 7 , 10 75 , 0 ) 1 (

75

,

' '

0 '

h

h p h

5,71.(

1.16.5,1).8,01.(

.5

5 , 7 1 (

1 6 , 11 5 , 1 ) 1 (

' 0

'

h

h p h

r

x x