Đồ án ngành hệ thống điện trần ngọc dự

Đồ án của em gồm 2 phần: Phần 1: Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220kV/110kV Chương 1: Hiện tượng dông sét và ảnh hưởng của nó đến hệ thống điện Việt Nam Chương 2: T

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước thì ngành năng lượng

là một ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao do

vậy luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là

rất rộng lớn, là vô tận

Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay

đang trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới Hệ thống điện là

một phần của hệ thống năng lượng Việc xây dựng các nhà máy điện, mạng lưới

điện…hòa vào hệ thống điện sẽ nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các

hộ tiêu thụ điện, vì chúng hỗ trợ cho nhau khi có sự cố nào đó xảy ra, nâng cao chất

lượng điện năng, công suất truyền tải, giảm tổn thất điện năng, ổn định cao trong hệ

thống điện và đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đề ra của ngành năng

lượng

Sau khi kết thúc bốn năm học của ngành hệ thống điện, em được giao nhiệm vụ

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho Trạm biến áp và Đường dây 220/110kV Đồ

án của em gồm 2 phần:

Phần 1: Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220kV/110kV

Chương 1: Hiện tượng dông sét và ảnh hưởng của nó đến hệ thống điện Việt

Nam

Chương 2: Tính toán bảo vệ sét đánh trực tiếp

Chương 3: Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp

Chương 4: Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện

Phần 2: Chuyên đề tính toán sóng truyền từ đường dây tải điện vào trạm biến áp

Trong thời gian thực hiện đồ án, với sự lỗ lực của bản thân và được sự giúp đỡ

tận tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là cô giáo TS Đă ̣ng Thu Huyền đến nay em

đã hoàn thành bản đồ án này Em mong nhận được sự đánh giá nhận xét của các thầy

cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2016

Trần Ngo ̣c Dự

NHẬN XÉT

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

BIỂU BẢNG 6

BIỂU HÌNH 7

PHẦN I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV/110kV 9

CHƯƠNG 1 HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 9

1.1 Hiện tượng dông sét 9

1.1.1 Khái niệm chung 9

1.1.2 Tình hình dông sét ở Việt Nam 10

1.2 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện Việt Nam 12

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM PHÂN PHỐI 220/110kV 14

2.1 Khái niệm chung 14

2.2 Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp 14

2.3 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét 14

2.3.1 Phạm vi của cột thu sét 15

2.3.1.1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét 15

2.3.1.2 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau 16

2.3.1.3 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau 17

2.3.1.4 Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét 18

2.3.2 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét 19

2.3.2.1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét 19

2.3.2.2 Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét 20

2.4 Mô tả trạm phân phối 220/110kV cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 20

2.4.1 Phương án 1 22

2.4.1.1 Bố trí các cô ̣t thu sét 22

2.4.1.2 Tính toán cho phương án 1 22

2.4.1.2.1 Tính đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của các cô ̣t thu sét 22

2.4.1.2.2 Tính toán pha ̣m vi bảo vê ̣ của cô ̣t thu sét phương án 1 34

2.4.1.3 Phạm vi bảo vê ̣ các cô ̣t thu sét phương án 1 38

2.4.2 Phương án 2 40

2.4.2.1 Bố trí các cô ̣t thu sét 40

2.4.2.2 Tính toán cho phương án 2 40

2.4.2.2.1 Tính đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của các cô ̣t thu sét 40

2.4.2.2.2 Tính toán pha ̣m vi bảo vê ̣ của cô ̣t thu sét phương án 2 53

2.4.2.3 Phạm vi bảo vê ̣ các cô ̣t thu sét phương án 2 57

2.4.3 Phương án 3 59

2.4.3.1 Bố trí các cô ̣t thu sét và dây thu sét 59

2.4.3.2 Tính toán cho phương án 3 59

2.4.3.2.1 Tính đô ̣ cao của cô ̣t thu sét và đô ̣ cao treo dây thu sét 59

2.4.3.2.2 Phạm vi bảo vê ̣ của cô ̣t thu sét và dây thu sét 62

2.4.3.3 Phạm vi bảo vê ̣ các cô ̣t thu sét và dây thu sét phương án 3 66

2.5 So sánh các phương án 68

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM PHÂN PHỐI 220/110kV 69

3.1 Yêu cầu kĩ thuật khi nối đất trạm biến áp 69

3.2 Tính toán nối đất an toàn 70

3.2.1 Nối đất tự nhiên 70

3.2.2 Nối đất nhân tạo 71

3.3 Nối đất chống sét 75

3.4 Nối đất bổ xung 79

CHƯƠNG IV BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 84

4.1 Mở đầu 84

4.2 Lý thuyết tính toán 84

4.3 Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây 86

4.3.1 Thông số đường dây cần bảo vệ 86

4.3.2 Độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở, hệ số ngẫu hợp của đường dây 87

4.3.2.1 Độ võng của dây 87

4.3.2.2 Độ treo cao trung bình của dây dẫn và dây chống sét 92

4.3.2.3 Góc bảo vệ của dây thu sét đối với các pha 92

4.3.2.4 Tổng trở sóng của dây dẫn và dây chống sét 92

4.3.2.5 Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn các pha với dây chống sét 93

4.3.2.6 Nhận xét 95

4.3.3 Tính số lần sét đánh vào đường dây 95

4.3.3.1 Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 96

4.3.3.2 Số lần sét đánh vào đỉnh cột và khoảng vượt 96

4.3.4 Suất cắt của đường dây 110 kV do sét đánh vòng qua dây dẫn vào dây pha 96

4.3.5 Tính suất cắt của đường dây 110 kV do sét đánh vào khoảng vượt 98

4.3.6 Tính suất cắt của đường dây 110kV do sét đánh vào đỉnh cô ̣t và lân câ ̣n đỉnh cột 104

4.3.7 Tính suất cắt tổng và chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện 122

4.4 Kết luận 122

PHẦN HAI CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN SÓNG TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN VÀO TRẠM BIẾN ÁP 123

A Khái niê ̣m chung 123

B Các phương pháp tính toán điê ̣n áp trên cách điê ̣n của thiết bi ̣ khi có sóng truyền vào tra ̣m 124

1 Tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm bằng phương pháp lặp bảng 124

1.1 Nội dung phương pháp 124

1.1.1 Quy tắc Petersen 124

1.1.2 Quy tắc sóng đẳng trị 125

1.1.3 Xác định điện áp trên điện dung 126

1.1.4 Xác định điện áp và dòng điện trên chống sét van 128

1.2 Sơ đồ tính toán 131

2 Trình tự tính toán 132

2.1 Thiết lập phương pháp tính điện áp các nút trên sơ đồ rút gọn 134

2.2 Các đặc tính cách điện tại các nút cần bảo vệ 139

2.3 Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm 140

3 Kết luâ ̣n 142

PHU ̣ LỤC 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO 156

BIỂU BẢNG

Bảng 1.1: Số ngày dông sét trong tháng ở một số vùng trên lãnh thổ Việt Nam 11

Ba ̉ ng 2.1: Đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của nhóm cô ̣t bảo vê ̣ trong phương án 1 32

Ba ̉ ng 2.2: Kết quả tính bán kính bảo vê ̣ giữa các cô ̣t thu sét liền kề gần biên phương án 1 37

Ba ̉ ng 2.3: Đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của nhóm cô ̣t bảo vê ̣ trong phương án 2 51

Ba ̉ ng 2.4: Kết quả tính bán kính bảo vê ̣ giữa các cô ̣t thu sét liền kề gần biên phương án 2 56

Ba ̉ ng 2.5: Kết quả tính bán kính bảo vê ̣ giữa các cô ̣t thu sét liền kề gần biên phương án 3 65

Ba ̉ ng 2.6: Bảng thống kê số lượng cột và chiều dài thiết bị cần dùng 3 phương án 68

Ba ̉ ng 3.1 : Hê ̣ số hình dáng 72

Ba ̉ ng 3.2: Tính chuỗi số với k trong khoảng từ 1 đến 4 78

Ba ̉ ng 3.3: Tính toán xác đi ̣nh X ,k cos(X ) trong biểu thưk ́ c B 82

Ba ̉ ng 3.4: Tính toán xác đi ̣nh giá tri ̣ biểu thức B 83

Bảng 4.1: Quan hệ phụ thuộc của Elv và η 97

Ba ̉ ng 4.2: Các giá tri ̣ của Ucđ(a,t) 100

Bả ng 4.3: Đặc tính Vol – giây (V-S) của chuỗi sứ cách điện π-4,5 101

Bảng 4.4: Bảng các giá trị của Ia ti i 102

Bảng 4.5: Bảng tính toán xác suất phóng điê ̣n 103

Bảng 4.6: Các giá trị của M cs( )t và dd ( ) M t ứng với thời gian t 113

Bảng 4.7: Giá trị của ic(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột với Rc = 11Ω 115

Bảng 4.8: Giá trị của di a t c( , ) dt khi sét đánh vào đỉnh cột ,lân cận đỉnh cột với Rc = 11Ω 116

Bảng 4.9: Các giá trị của u cu d ( , )a t khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột với Rc = 11Ω 117

Bảng 4.10: Các giá trị của ucs(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột với Rc = 11Ω 118

Bảng 4.11: Các giá trị của ucd(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột với Rc = 11Ω 119

Bảng 4.12: Bảng các giá trị của Ii a ti i 120

Bảng 4.13: Bảng tính toán các giá trị v pdi 121

Bảng 5.1: Giá trị điện dung tương đương thay thế của 1 số thiết bị 131

Bảng 5.2: Điện áp chịu đựng của máy biến áp theo thời gian 139

Bảng 5.3: Đặc tính V-S của thanh góp 140

BIỂU HÌNH

Hình 2.1: Phạm vi bảo vệ của cột thu sét độc lập 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 sét 18

Hình 2.5: Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sét 18

Hình 2.6: Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét 19

Hình 2.7: Phạm vi bảo vệ giữa hai dây chống sét 20

Hình 2.8: Sơ đồ mă ̣t bằng toàn tra ̣m 21

Hi ̀nh 2.9: Bố trí các cột thu sét của phương án 1 23

Hi ̀nh 2.10: Pha ̣m vi bảo vê ̣ phương án 1 39

Hình 2.11: Bố trí các cột thu sét của phương án 2 41

Hi ̀nh 2.12: Pha ̣m vi bảo vê ̣ phương án 2 58

Hi ̀nh 2.13: Bố trí các cô ̣t thu sét và dây thu sét của phương án 3 60

Hi ̀nh 2.14: Pha ̣m vi bảo vê ̣ phương án 3 67

Hình 3.1: Mạch vòng nối đất trạm 72

Hình 3.2: Hệ số hình dáng 73

Hình 3.3: Dạng sóng tính toán vào trạm 76

Hình 3.4: Sơ đồ thay thế 1 tia 76

Hình 3.5: Sơ đồ nối đất bổ sung thanh - cọc 79

Hình 3.6: Sơ đô ̀ thay thế 81

Hình 3.7: Đồ thị xác định nghiệm của phương trình tgXk   0,075.Xk 82

Hình 4.1: Kích thước cột 86

Hình 4.2: Phép chiếu gương qua mặt đất 93

Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Elv và η 97

Hình 4.4: Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét 98

Hi ̀nh 4.5: Đồ thị giá trị U cd a t,  f a t ,  khi sét đánh vào khoảng vượt 101

Hi ̀nh 4.6: Đồ thị I = f(a) xác định miền nguy hiểm khi có sét đánh vào khoảng vượt 102

Hình 4.7: Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét 104

Hình 4.8: Sơ đồ tương đương của mạch dẫn dòng điện sét 105

Hình 4.9: Sơ đồ thay thế 106

Hình 4.10: Đồ thị ucd(a,t) = f(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột 120

Hình 4.11: Đồ thị miền nguy hiểm khi có sét đánh vào đỉnh cột hoặc lận cận đỉnh cột 121

Hi ̀nh 5.1: Sơ đồ truyền sóng giữa hai nút 124

Hình 5.2: Sơ đồ thay thế Petersen 125

Hình 5.3: Sơ đồ nút có nhiều đường dây nối vào 125

Hình 5.4: Sơ đồ thay thế Petsersen xác định điện áp trên điện dung 127

Hình 5.5: Đồ thị điện áp trên tụ điện theo phương pháp tiếp tuyến 128

Hình 5.6: Đặc tính V-A của chống sét van 129

Hình 5.7: Sơ đồ thay thế Petersen cho chống sét van 129

Hình 5.8: Đồ thị xác định U(t), I(t) của chống sét van từ đặc tính V-A 130

Hình 5.9: Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp 132

Hình 5.10: Sơ đồ thay thế trạng thái đầy đủ 132

Hình 5.11: Sơ đồ thay thế ở trạng thái nguy hiểm 133

Hình 5.12: Sơ đồ rút gọn 133

Hình 5.13: Quy tắc monen lực 134

Hình 5.14: Sơ đồ tính điện áp nút 1 135

Hình 5.15: Sơ đồ tính điện áp nút 2 136

Hình 5.16: Sơ đồ tính điện áp nút 3 137

Hình 5.17: Sơ đồ tính điện áp nút 4 138

Hình 5.18: Đồ thị điện áp chịu đựng của máy biến áp 139

Hình 5.19: Đặc tính V-S và đặc tính V-A của chống sét van 110 kV 140

Hình 5.20: Đồ thị đặc tính V-S của thanh góp 140

Hình 5.21: Kiểm tra tác dụng lên cách điện máy phát 141

Hình 5.22: Dòng điện qua chống sét van 141

Hình 5.23: Kiểm tra an toàn cách điện thanh góp 110 kV 142

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

BIẾN ÁP 220kV/110kV CHƯƠNG 1 HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ

THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm: Nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện Trong đó trạm biến áp và đường dây

có số lượng khá lớn và quan trọng Trong quá trình vận hành các phần tử này chịu nhiều tác động của thiên nhiên như mưa, gió, bão và đặc biệt là của sét đánh Khi có sét đánh vào trạm biến áp hoặc đường dây, nó có thể gây hư hỏng cho các thiết bị điện trong trạm dẫn đến việc ngừng cung cấp điện liên tục gây thiệt hại lớn đến nền kinh tế quốc dân

Để nâng cao mức độ cung cấp điện, giảm chi phí thiệt hại và nâng cao độ an toàn khi vận hành chúng ta phải tính toán và bố trí bảo vệ chống sét cho hệ thống điện

1.1 Hiện tượng dông sét

1.1.1 Khái niệm chung

Dông sét là một hiện tượng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi khoảng cách giữa các điện cực khá lớn (trung bình khoảng 5 km) Hiện tượng phóng điện của giông sét gồm hai loại chính đó là:

 Phóng điện giữa các đám mây tích điện với nhau

 Phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất

Trong phạm vi đồ án này chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất Hiện tượng này gây nhiều trở ngại cho con người Các đám mây được tích điện với mật độ điện tích lớn có thể tạo ra cường độ điện trường lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất Giai đoạn này là giai đoạn phóng điện tiên đạo Tốc

độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.107

(cm/s), các lần phóng điện sau thì tốc độ tăng lên khoảng 2.108 (cm/s) (trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau bởi vì trong cùng một đám mây thì có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lượt phóng điện xuống đất)

Tia tiên đạo là môi trường Plasma có điện tích rất lớn Đầu tia được nối với một trong các trung tâm điện tích của đám mây nên một phần điện tích của trung tâm này

đi vào trong tia tiên đạo Phần điện tích này được phân bố khá đều dọc theo chiều dài tia xuống mặt đất Dưới tác dụng của điện trường của tia tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn điện của đất Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì điểm này nằm ngay ở phía dưới đầu tia tiên đạo Còn nếu vùng đất có điện dẫn không đồng nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) thì điện tích trong đất sẽ tập trung về nơi có điện dẫn cao

Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đường sức nối liền giữa đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất, vì ở đó cường độ điện trường có trị số lớn nhất và như vậy địa điểm sét đánh trên mặt đất đã được định sẵn Tính chất chọn lọc của phóng điện đã được vận dụng trong việc đảm bảo chống sét đánh thẳng cho các công trình Cột thu sét có độ cao lớn và trị số điện trở nối đất bé sẽ thu hút các

phóng điện về phía mình, do đó tạo nên khu vực an toàn quanh nó

Nếu ở mặt đất, điện tích khác dấu được tập trung dễ dàng và có điều kiện thuận lợi để tạo nên khu vực trường mạnh (ví dụ như đỉnh cột điện đường dây cao áp) thì

có thể đồng thời xuất hiện tia tiên đạo từ phía mặt đất phát triển ngược chiều tia tiên đạo từ phía lớp mây điện

Khi tia tiên đạo phát triển tới gần mặt đất thì trường trong khoảng không gian giữa các điện cực sẽ có trị số lớn và có quá trình ion hóa mãnh liệt dẫn tới sự hình thành dòng plasma với mật độ ion lớn hơn nhiều so với của tia tiên đạo Do có điện dẫn bản thân rất cao, nên đầu dòng sẽ có điện thế mặt đất và như vậy toàn bộ hiệu số điện thế giữa tia tiên đạo với mặt đất được tập trung vào khu vực giữa nó với đầu tia tiên đạo Trường trong khu vực này tăng cao và gây ion hóa mãnh liệt dòng plasma được kéo dài và di chuyển ngược về phía trên Giai đoạn này được gọi là giai đoạn phóng điện ngược Tốc độ phát triển của phóng điện ngược thay đổi trong giới hạn 1,5.1091,5.1010 (cm/s) tức là (0,050,5) tốc độ ánh sáng Nhưng tốc độ phát triển của phóng điện ngược và mật độ điện trường của điện tích trong tia tiên đạo bằng , thì trong một đơn vị thời gian điện tích đi vào trong đất sẽ là . và đó cũng là công thức tính dòng điện sét:

s

Công thức này tính toán cho trường hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị số điện trở 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 hàng 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 giai đoạn phóng điện ngược

Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trong trạm sẽ gây quá điện áp khí quyển

và gây hậu quả nghiêm trọng như đã trình bày ở trên

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 khá mạnh Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nước Việt nam có một đặc điểm dông sét khác nhau:

Ở miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70110 ngày trong một năm và số lần dông từ 150300 lần như vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 23 cơn dông Vùng dông nhiều nhất trên miền Bắc là Móng Cái Tại đây hàng năm có từ 250300 lần dông tập trung trong khoảng 100110 ngày Tháng nhiều dông nhất là các tháng 7, tháng 8

Một số vùng có địa hình thuận lợi thường là khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi

và vùng đồng bằng, số trường hợp dông cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến

100 ngày trong một năm Các vùng còn lại có từ 150200 cơn dông mỗi năm, tập trung trong khoảng 90100 ngày

Nơi ít dông nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có dưới 80 ngày dông

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

khoảng từ tháng 5 đến tháng 9 Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, ở phần phía Bắc (đến Quảng Ngãi) là khu vực tương đối nhiều dông trong tháng 4, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày giông khoảng 10 ngày/tháng, tháng nhiều dông nhất (tháng 5) quan sát được 1215 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10) dông còn ít, mỗi tháng chỉ gặp

từ 25 ngày dông

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 Tuy Hoà 10 ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng

Ở miền Nam khu vực nhiều dông nhất ở đồng bằng Nam Bộ từ 120140 ngày/năm, như ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/năm Mùa dông ở miền Nam dài hơn mùa dông ở miền Bắc đó là từ tháng 4 đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông đều quan sát được trung bình có từ 1520 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiều dông nhất trung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng như ở thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên

23 ngày

Ở khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn hơn và số lần dông cũng ít hơn, tháng nhiều dông nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát được khoảng 15 ngày dông ở Bắc Tây Nguyên, 1012 ở Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày, PLâycu 17 ngày

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

Tháng

Địa điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm

Phía Bắc

Cao Bằng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94 Bắc Cạn 0,1 0,3 3,0 7,0 12 18 20 21 10 2,8 0,2 0,1 97 Lạng Sơn 0,2 0,4 2,6 6,9 12 14 18 21 10 2,8 0,1 0,0 90 Bắc Ninh 0,2 0,4 2,6 6,9 10 12 16 18 9 2,8 0,1 0,0 80 Móng Cái 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112 Hòn Gai 0,1 0,0 1,7 1,3 10 15 16 20 15 2,2 0,2 0,0 87

Hà Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102

Sa Pa 0,6 2,6 6,6 12 13 15 16 18 7,3 3,0 0,9 0,3 97 Lào Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93 Yên Bái 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104 Tuyên Quang 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106 Phú Thọ 0,0 0,6 4,2 9,4 16 17 22 21 11 3,4 0,5 0,0 107 Thái Nguyên 0,0 0,3 3,0 7,7 13 17 17 22 12 3,3 0,1 0,0 97

Hà Nội 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99

Hải Phòng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111 Ninh Bình 0,0 0,4 8,4 8,4 16 21 20 21 14 5,0 0,7 0,0 112 Lai Châu 0,4 1,8 13 12 15 16 14 14 5,8 3,4 1,9 0,3 93 Điện Biên 0,2 2,7 12 12 17 21 17 18 8,3 5,3 1,1 0,0 112 Sơn La 0,0 1,0 14 14 16 18 15 16 6,2 6,2 1,0 0,2 99 Nghĩa Lộ 0,2 0,5 9,2 9,2 14 15 19 18 10 5,2 0,0 0,0 99 Thanh Hoá 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100 Vinh 0,0 0,5 6,9 6,9 17 13 13 19 15 5,6 0,2 0,0 95 Con Cuông 0,0 0,2 13 13 17 14 13 20 14 5,2 0,2 0,0 103 Đồng Hới 0,0 0,3 6,3 6,3 15 7,7 9,6 9,6 11 5,3 0,3 0,0 70 Cửa Tùng 0,0 0,2 7,8 7,8 18 10 12 12 12 5,3 0,3 0,0 85

Phía Nam

Huế 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 69,5 Quảng 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 Quy Nhơn 0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3 Nha Trang 0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2 Phan Thiết 0,2 0,0 0,2 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0 Kon Tum 0,2 1,2 6,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2 Playcu 0,3 1,7 5,7 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 0,1 90,7

Đà Lạt 0,6 1,6 3,2 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1 Blao 1,8 3,4 11 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0 70,2 Sài Gòn 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138 Sóc 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

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 vào các thiết bị chống sét Đặc biệt hơn nữa nó đòi hỏi các nhà thiết kế phải chú trọng khi tính toán thiết kế các công trình điện sao cho HTĐ vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy

1.2 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện Việt Nam

Như đã trình bày ở phần trước biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA Đây

là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua vật nào đó Thực tế đã có dây tiếp địa 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 ra như nhũ thạch, phóng điện sét còn kèm theo việc di chuyển trong không gian lượng điện tích lớn, do đó tạo ra điện từ trường rất mạnh, đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị điện tử, ảnh hưởng của nó rất rộng, ở cả những nơi cách

xa hàng trăm km

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc xuống mặt đất gần đường dây sẽ sinh ra sóng điện từ truyền theo dọc đường dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách điện của đường dây Khi cách điện của đường dây bị phá hỏng sẽ gây nên ngắn mạch pha – đất hoặc ngắn mạch pha – pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đường dây phải làm việc Với những đường dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất

ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tự động ở các nhà máy điện làm việc 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 vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện của trạm biến

áp, điều này rất nguy hiểm vì nó tương đương với việc ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng Mặt khác, khi có phóng điện sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp bị chọc thủng gây 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 lưới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe dọa hoạt động của lưới điện

*Kết luận:

Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của dông sét tới hoạt động của lưới điện Ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho lưới điện và trạm biến áp là rất cần thiết để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lưới điện

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM

PHÂN PHỐI 220/110kV 2.1 Khái niệm chung

Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng Đối với trạm biến áp 220/110kV 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 có thể dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn bộ trong một thời gian dài, làm ảnh hưởng đến việc sản suất điện năng và các nghành kinh tế quốc dân khác Vì vây, việc tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt ngoài trời là rất quan trọng

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 củ a 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 thống 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 ngược 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

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

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 kV ta dùng hệ thống cột thu lôi, hệ thống này có thể đặt ngay trên bản thân công trình hoặc 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 điện ngược từ hệ thống thu sét sang thiết

bị, 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 mức cách điện 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 biến áp 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 chuỗi sứ lớn) do đó có thể đặt các cột thu lôi trên các kết cấu của trạm và trên các kết cấu đó có đặt cột thu lôi phải được ngắn nhất 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 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

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

bổ sung (dùng nối đất bổ sung) nhằm đảm bảo điện trở khuyếch tán không được quá 4 (ứng với tần số công nghiệp)

 Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi và

bộ phận 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

áp 110kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện Khi dùng cột thu lôi độc lập thì cần phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu 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 phải được cho vào ống chì và chôn trong đất Có thể nối dây chống sét vào hệ thống nối đất của trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của điểm nối đất ấy đến điểm nối đất của máy biến áp lớn hơn15m

2.3 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét

2.3.1 Phạm vi của cột thu sét

Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngược lại dùng để thu hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các 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 đó 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

2.3.1.1 Phạm vi bảo vệ của mô ̣t cột thu sét

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 được xác định bởi phương trình:

Hình 2.1: Phạm vi bảo vệ của cột thu sét độc lập

Bán kính được tính như sau:

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

2.3.1.2 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau

Hai cột thu sét có độ cao h1h2 đặt cách nhau một khoảng a

Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn tổng phạm vi bảo vệ của các cột đơn cộng lại Nhưng để các cột thu lôi 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 là hai điểm đỉnh cột

và điểm có độ cao h0 là độ cao bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột và được xác định theo công thức sau:

a

Các công thức trên chỉ đúng trong trường hợp cột thu lôi cao dưới 30 (m)

Khi cột thu lôi cao quá 30 (m) thì các công thức trên phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p

2.3.1.3 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ 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 vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3’ điểm này được xem là đỉnh của cột thu sét giả định

+ Cột 1 và cột 3’ hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau và bằng h1 với khoảng

cách a’

+ Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi 3’ có độ cao h Điểm này được xen 1như đỉnh cột thu sét giả định

Ta xác định được khoảng cách giữa hai cột có cùng độ cao h1 là a’ và x như sau:

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

Phần còn lại tính toán giống phạm vi bảo vệ cột 1

2.3.1.4 Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét

Khi công trình cần được bảo vệ chiếm một khu vực rộng lớn nếu chỉ dùng một vài cột thì cột phải rất cao gây nhiều khó khăn cho việc thi công và lắp ráp

Trong trường hợp này ta dùng phối hợp nhiều cột với nhau để bảo vệ Phần ngoài của phạm vi bảo vệ sẽ được xác định cho từng đôi cột một (với yêu cầu khoảng cách

là a7h) Còn phần bên trong đa giác sẽ được kiểm tra theo điều kiện an toàn

Hình 2.4: Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu sét Hình 2.5: Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sét

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

h   : độ cao hiệu dụng của cột thu sét h h

Nếu độ cao cột vượt quá 30 (m) thì điều kiện an toàn sẽ được hiệu chỉnh là:

D8 hh p8.h p với p 5,5

h

2.3.2 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét

2.3.2.1 Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét

Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét là một dải rộng Chiều rộng của phạm vi bảo vệ phụ thuộc vào mức cao h được thể hiện như hình vẽ dưới đây: x

hx 1,2h

0,6h

hx

h

0,2h

Dây chống sét

Hình 2.6: Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây chống sét ta có các hoành độ 0,6h và 1, 2h

3 4

(a) (b)

2.3.2.2 Phạm vi bảo vệ của hai dây chống 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:

Hình 2.7: Phạm vi bảo vệ giữa hai dây chống sét

2.4 Mô tả trạm phân phối 220/110kV cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

Trạm biến áp 220/110 kV gồm 3 máy biến áp AT1, AT2 và AT3

Kích thước các ca ̣nh của mă ̣t bằng tra ̣m:

l1 = 145 (m), l2 = 79 (m), l3 = 125 (m), l4 = 69 (m), l5 = 13 (m)

Các xà phía 220 kV cao 17 (m), các xà phía 110 kV cao 11 (m)

Theo sơ đồ kết cấu của tra ̣m, ta cần bố trí các cô ̣t thu sét sao cho bảo vê ̣ được phần diê ̣n tích mă ̣t bằng có đô ̣ cao:

 Đối với phía 220 kV: hx 17 (m)

 Đối với phía 110 kV: hx 11 (m)

Thực hiê ̣n tính toán cho 2 phía, ta xét 3 phương án bảo vê ̣ chống sét đánh trực

́p vào tra ̣m biến áp

h o

bx

Hình 2.8: Sơ đồ mặt bằng toàn tra ̣m

Nha` Ðiê`u Ha`nh

2.4.1 Phương án 1

2.4.1.1 Bố tri ́ các cô ̣t thu sét

Trong phương án này, ta sử dụng 30 cột thu sét được bố trí trên mặt bằng trạm

biến áp như hình vẽ 2-9

 Phía 220kV ta bố trí 14 cột (từ cô ̣t số 1 đến cô ̣t số 14) được đặt trên xà cao 17 (m)

 Phía 110kV ta bố trí 16 cột (từ cô ̣t số 15 đến cô ̣t số 30) trong đó 15 cô ̣t được

đặt trên xà cao 11 (m) và 1 cô ̣t xây dựng đô ̣c lâ ̣p

2.4.1.2 Ti ́nh toán cho phương án 1

2.4.1.2.1 Ti ́nh đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của các cô ̣t thu sét

Để tính được độ cao hiê ̣u du ̣ng ha của các cột thu sét, trướ c hết cần xác định đường

kính D của đường tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua 3 (hoặc 4) đỉnh cột

Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi tam giác (hoặc tứ giác) đó được bảo vệ thì

 Độ cao hiê ̣u du ̣ng để nhóm cột (2,3,9) bảo vệ được toàn bộ diện tích giới hạn

bởi chúng thỏa mãn được điều kiện:

 Độ cao hiê ̣u du ̣ng để nhóm cột (9,10,11) bảo vệ được toàn bộ diện tích giới

hạn bởi chúng thỏa mãn được điều kiện:

Hi ̀nh 2.9: Bố trí các cột thu sét của phương án 1

Nha` Ðiê`u Ha`nh

 Độ cao hiê ̣u du ̣ng để nhóm cột (16,17,18,19) bảo vệ được toàn bộ diện tích giới hạn bởi chúng thỏa mãn được điều kiện:

aa   19 8, 49 (m)

2 7

- Xe ́t nhóm cô ̣t (21,26,27)

 Nhóm này tạo thành hình tam giác có các ca ̣nh:

2 7

2

aa   19 8, 49 (m)

2 7

2 26,2

2

aa   19 8, 49 (m)

2 9

2 28,2

bb  13 5 13 2,9 8 (m)

2 8

bb   16 4, 01 (m)

2 8

 Đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác:

bb 26 (m)

2 7

Ba ̉ ng 2.1: Đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của nhóm cô ̣t bảo vê ̣ trong phương án 1

Nhóm cột Đa giác

Đường kính đường tròn ngoại tiếp(m)

(24,25,28) Tam giác 45,688 5,711

Phía 110/220kV (13,14,15,16) Hình chữ nhật 30,017 3,752

- Phía 110kV: hamax 5,711(m) nên ta chọn ha  (m) 6

- Phía 220kV: hamax 10, 278(m) nên ta chọn ha 10,5(m)

2.4.1.2.2 Ti ́nh toán pha ̣m vi bảo vê ̣ của cô ̣t thu sét phương án 1

*Pha ̣m vi bảo vê ̣ của 1 cô ̣t thu sét:

- Phạm vi bảo vê ̣ của cô ̣t thu sét cao 27,5 (m) từ cô ̣t số 1 đến cô ̣t số 14 phía 220kV

Bán kính bảo vê ̣ ở đô ̣ cao 11 (m) là:

2.4.1.3 Pha ̣m vi bảo vê ̣ các cô ̣t thu sét phương án 1

Kết Luâ ̣n: Phương án bảo vê ̣ thỏa mãn yêu cầu đă ̣t ra

Vậy phương án 1 đă ̣t tổng cô ̣ng 30 cô ̣t thu sét trong đó có 14 cô ̣t cao 27,5 (m) (đều được đă ̣t trên xà cao 17 m) và 16 cô ̣t cao 17 (m) (15 cô ̣t đă ̣t trên xà cao 11 m và

1 cột xây đô ̣c lâ ̣p)

Tổng chiều dài cô ̣t phương án 1:

Hi ̀nh 2.10: Pha ̣m vi bảo vê ̣ phương án 1

Nha` Ðiê`u Ha`nh

2.4.2 Phương án 2

2.4.2.1 Bố tri ́ các cô ̣t thu sét

Trong phương án này, ta sử dụng 37 cột thu sét được bố trí trên mặt bằng trạm

biến áp như hình vẽ 2.11

 Phía 220kV ta bố trí 18 cột (từ cô ̣t số 1 đến cô ̣t số 18) được đặt trên xà cao 17 (m)

 Phía 110kV ta bố trí 19 cột (từ cô ̣t số 19 đến cô ̣t số 37) trong đó 18 cô ̣t được

đặt trên xà cao 11 (m) và 1 cô ̣t xây dựng đô ̣c lâ ̣p

2.4.2.2 Ti ́nh toán cho phương án 2

2.4.2.2.1 Ti ́nh đô ̣ cao hiê ̣u du ̣ng của các cô ̣t thu sét

Để tính được độ cao hiệu du ̣ng ha của các cột thu sét, trướ c hết cần xác định

đường kính D của đường tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua 3 (hoặc 4) đỉnh

 Độ cao hiê ̣u du ̣ng để nhóm cột (1,2,11,12) bảo vệ được toàn bộ diện tích giới

hạn bởi chúng thỏa mãn được điều kiện:

 Độ cao hiê ̣u du ̣ng để nhóm cột (11,12,13,14) bảo vệ được toàn bộ diện tích

giới hạn bởi chúng thỏa mãn được điều kiện: