Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Thuât Điện Cao Áp

Tình hình dông sét ở việt nam và ảnh hưởng của dôngsét đến hệ thống điện 1.Tình hình dông sét ở việt nam: Nước ta nằm trong khu vực có khí hậu nóng và ẩm, rất thuận lợi cho việchình thà

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 nước ta hiện nay vấn đề này càng cần được quan tâm nhiều hơn nữa Để đảm bảo được điều này thì ngoài hàng loạt chính sách xã hội đồng bộ vấn đề an ninh năng lượng là một trong những ưu tiên hàng đầu trong đó có điện năng.

Trong giai đoạn hiện tại tốc độ phát triển kinh tế của nước ta đang đạt khoảng 8 – 8,5 % ,trong đó tốc độ phát triển công nghiệp vào khoảng 17

% Để đảm bảo cung cấp đủ điện năng thì tốc độ phát triển nguồn điện phải đạt tốc độ 19 % đồng thời đảm bảo lưới điện vận hành ổn định

Đường dây, trạm biến áp là những 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 cao về chất lượng điện năng thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của

hệ thống điện.Đặc trưng của hệ thống điện là dàn trãi trong một không gian rộng lớn nên thường có nhiều sự cố xãy ra đối với chúng.Khi thiết kế đường 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 đường dây truyền tải điện ngoài trời là do sét đánh.Khi bị sét đánh thường dẫn đến việc cung cấp và truyền tải điện năng cùng với thiệt hại lớn về kinh tế,xã hội

2 Tính nối đất an toàn và nối đất chống sét cho trạm biến áp 110/220 kV.

3 Tính chỉ tiêu chống sét cho đường dây 220 kV.

Mục lục

Lời nói đầu……….1

Chương mở đầu: Tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện 5

1 Tình hình dông sét ở Việt Nam 5

2 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện 9

Chương I: Tính toán phạm vi bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110 kV 11

1.1 Khái niệm chung 11

1.2 Các yêu cầu kỹ thuật 11

1.3 Tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào TBA 13

1.3.1 Độ cao của cột thu sét 13

1.3.2 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập 13

1.3.3 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét 14

1.4 Các phương án bố trí hệ thống cột thu sét 18

1.4.1 Phương án 1 18

1.4.2 Phương án 2 29

1.5 So sánh và tổng kết các phương án……….39

Chương II: Tính toán nối đất cho trạm 220/110 kV 40

2.1 Khái niệm chung 40

2.2 Tính toán nối đất an toàn 42

2.2.1 Nối đất tự nhiên 42

2.2.2 Nối đất nhân tạo 44

2.2.3 Nối đất chống sét 47

Chương III: Tính chỉ tiêu chống sét cho đường dây 220 kV 60

3.1 Yêu cầu chung đối với bảo vệ chống sét đường dây 220 kV 60

3.2 Trình tự tính toán 63

1.Các tham số sử dụng để tính toán 63

2 Góc bảo vệ của dây chống sét 65

3 Xác định độ cao trung bình của dây chống sét và dây dẫn 65

4 Xác định tổng trở sóng của dây thu sét và dây dẫn 66

5 Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn các pha 67

6 Tính số lần sét đánh vào đường dây 69

7 Tính suất cắt của đường dây 220 kV do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 70

8 Tính suất cắt của đường dây 220 kV do sét đánh vào khoảng vượt 73

9 Tính suất cắt của đường 220 kV do sét đánh vào đỉnh cột 82

Tình hình dông sét ở việt nam và ảnh hưởng của dông

sét đến hệ thống điện

1.Tình hình dông sét ở việt nam:

Nước ta nằm trong khu vực có khí hậu nóng và ẩm, rất thuận lợi cho việchình thành mây dông và sét, mỗi năm ở Việt Nam có tới trên 100 ngày cósét.Vì thế mà chống sét là vấn đề quan trọng, rất đáng quan tâm và phải đượcgiải quyết một cách thích đáng đối với các công trình điện, cũng như trongcuộc sống hàng ngày Để giải quyết vấn đề nêu trên, cũng cần phải đánh giáđúng đắn tình hình dông sét và ảnh hưởng của dông sét tới HTĐ

1.1.Nguyên nhân hình thành dông ở nước ta:

- ở miền Bắc nước ta:

Với miền Bắc nước ta dông sét phát triển trong nội bộ không khí, chủ yếu

là không khí nhiệt đới Thái Bình Dương khi mới xâm nhập vào đất liền,chiếm tần suất khá lớn Phần lớn các trường hợp dông xảy ra vào tháng 4 vàtháng 5 là thuộc loại dông này

Frôn cực đới và những dãy núi phía tây trên cao liên quan với những xâmnhập cực đới vào những giai đoạn chuyển tiếp giữa mùa đông và mùa hạ cũng

là những nguyên nhân gây ra dông có hệ thống trong phạm vi rộng Ngoài radông còn xảy ra trong khu vực hội tụ nhiệt đới và rãnh thấp xích đạo và cảtrong những nhiễu động có liên quan với luồng gió mùa phía tây

-ở miền Nam nước ta:

Dông hình thành từ các nguyên nhân sau:

Do mặt đất bị hun nóng vì bức xạ, tạo điều kiện cho không khí nóngmang theo hơi ẩm bốc lên cao Loại dông này gọi là dòng nhiệt, thường xảy

ra ở những chiều hè trên phạm vi không rộng lớn, hay gặp nhất là ở vùngnúi

Do một khối lượng không khí tương đối lạnh di chuyển trên mặt đệmnóng Trường hợp này hay gặp trên biển và cả ở đồng bằng trong nhữngngày gió mùa tây nam tương đối mát từ biển tràn tới trên mặt đồng bằngnóng dữ dội đầu mùa hè, có thể gọi dông này là dông mặt đầu.

Trong khu vực dải hội tụ nội chí tuyến, ở đầu hai luồng không khí ngượcchiều nhau (gió mùa tây nam và tín phong đông bắc) hội tụ lại buộc phải bốclên cao Loại dông này gọi là dông động lực, thường phát triển mạnh thành

cả một hệ thống trên suốt một dải rộng dọc theo đường hội tụ

Do không khí nóng ẩm thổi tới dãy núi, buộc phải lên cao theo sườndốc Trường hợp này gọi là dông địa hình thường xảy ra trên sườn núi chắngió của dãy Trường Sơn

Nhìn chung tình hình dông trên toàn lãnh thổ nước ta xảy ra do nhữngnguyên nhân đã nêu ở trên nhưng các nguyên nhân đó không hoàn toàn tácđộng riêng biệt mà có liên quan và kết hợp với nhau theo từng mức độ

1.2.Diễn biến dông ở nước ta:

ở đồng bằng dông xảy ra trong nội bộ khối không khí chiếm 25% số dôngtrong toàn năm Dông trong các trường hợp xâm nhập cực đới cũng đạt tới22%, dông trong các dãy hội tụ nhiệt đới và rãnh thấp liên quan luồng gió từphía tây và phía nam có tỷ lệ tương đương, khoảng 20% còn một số trườnghợp xảy ra dông khác là do bão đẩy lên hoặc ở ngoại vi các cơn bão chiếm tỷ

lệ lớn nhất

- Diễn biến dông ở miền Bắc nước ta:

Xét trên toàn năm, số ngày dông trên miền Bắc nước ta thường dao độngtrong khoảng 70  100 ngày và có số lần dông từ 150 đến 300 lần Như vậy

có thể xảy ra từ 2  3 cơn dông

Vùng nhiều dông nhất trên miền Bắc là vùng Tiên Yên-Móng Cái Tại đâyhàng năm có từ 250  300 lần dông tập trung trog khoảng tưg 100 đến 110ngày Tháng nhiều dông nhất là tháng 7 và tháng 8 có tới 25 ngày

Xét về diễn biến của dông trong một năm ta có thể nhận thấy mùa dôngkhông hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng Nhìn chung ở Bắc bộ mùa dông tậptrung trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9, ở phần phía tây của Bắc bộ vàTrung bộ mùa dông tương đối sớm vào đầu tháng 4 Quá trình diễn biến củadông thường có một cực đại xê dịch trong khoảng từ tháng 6 ở Tây Bắc, sautháng 7, 8 ở các nơi khác thuộc Bắc Bộ và tách thành hai cực đại, tháng 5 vàtháng 9 ở Hà Tĩnh, Quảng Bình

- Diễn biến dông ở miền Nam nước ta:

ở miền Nam cũng có khá nhiều dông, hàng năm trung bình quan sát được

40  50 và có khi lên tới trên 100 ngày tuỳ từng nơi, khu vực nhiều dông nhất

là đồng bằng Nam Bộ, số ngày dông trung bình hàng năm lên tới 120  140ngày (Sài Gòn: 138 ngày, Hà Tiên: 129 ngày) Những giá trị này chẳng nhữngcao hơn các khu vực khác ở miền Nam mà cũng còn lớn hơn rõ rệt so với cácvùng trên miền Bắc, ở Bắc Bộ chỉ khoảng trên dưới 100 ngày

Vùng Duyên Hải Trung Bộ ít dông vào khoảng 60  70 ngày ở phần phíaBắc từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi ( Đà Nẵng: 70 ngày, Quảng Ngãi: 59 ngày)giảm xuống từ 40 đến 50 ngày ở phần phía Nam từ Bình Định trở vào đến cựcNam Trung Bộ (Quy Nhơn: 46 ngày, Nha Trang: 49 ngày,Phan Thiết: 59ngày) Sự giảm số ngày dông ở Duyên Hải Trung Bộ cũng dễ giải thích bằngtính chất khô nóng của gió mùa hạ sau khi vượt qua dãy Trường Sơn

Tây Nguyên cũng ít dông hơn nhiều so với Nam Bộ: tuỳ nơi số ngày dônghàng năm vào khoảng 50 đến 60 ngày (Plây cu: 91 ngày, Blao: 70 ngày) Mùa dông nói chung là trùng với mùa hạ, là thời kỳ thịnh hành nhữngkhối không khí nhiệt đới xích đạo có nhiệt độ cao và độ ẩm lớn, lại có nhữngnguyên nhân nhiệt động lực thuận lợi cho việc phát triển dông (có sự hoạtđộng thường xuyên của dải hội tụ nội chí tuyến, mặt đất được hun nóng

mạnh) Trong mùa đông ở Nam Bộ và Tây Nguyên thỉnh thoảng cũng xuấthiện dông nhưng số ngày dông ít hơn hẳn không so sánh được với tháng mùahạ.

ở Nam Bộ mùa dông bắt đầu vào tháng 4 và kết thúc vào tháng 11, riêngkhu 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 vàcũng kết thúc sớm hơn 1 tháng (tháng 10) Đáng chú ý nhất là tất cả các vùngtrong quá trình mùa dông đều phân biệt được 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 phíabắc và rút lui về xích đạo Trong các tháng giữa mùa, số ngày dông giảm đi rõrệt Nam Bộ là khu vực nhiều dông, chỉ trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và thángcuối mùa ( tháng 6) có số ngày dông bình thường 10 ngày mỗi tháng, còn suốttrong 6 tháng từ tháng 5 đến tháng 10 mỗi tháng đều quan sát được 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 thường chỉ có 2, 3 tháng số ngàydông đạt tới 10 đến 15 ngày, đó là tháng 4, tháng 5 và tháng 9 Tháng cực đại(tháng 5) trung bình quan sát được 15 ngày dông ở Bắc Tây Nguyên và 10đến 12 ngày ở nam Tây Nguyên Còn các tháng khác trong mùa đông mỗitháng chỉ gặp trung bình từ 5 đến 7 ngày dông mà thôi

Như vậy ta thấy Việt Nam là nước chịu nhiều ảnh hưởng của dông sét, đây

là điều bất lợi cho sự phát triển kinh tế của đất nước nói chung và bất lợi chocông tác quản lý, vận hành hệ thống điện ở Việt Nam nói riêng, điều đó đòihỏi ngành điện cần đầu tư nhiều cho hệ thống chống sét các công trình điện,cũng như nhà thiết kế công trình điện cần tính toán sao cho hệ thống vận hànhvừa đảm bảo an toàn, vừa đảm bảo về mặt kinh tế kỹ thuật

2.Ảnh hưởng của dông sét đến HTĐ:

Quá trình phóng điện sét có thể là phóng điện giữa các đám mây với nhauhoặc giữa đám mây với đất Hiện tượng phóng điện từ đám mây mang điệntích âm sang đám mây mang điện tích dương Quá trình phóng điện sét mây -mây sẽ dừng khi hai đám mây trung hoà hết điện tích Khoảng 80% số trườnghợp phóng điện sét mây - đất thì các đám mây đều tích điện âm Khi các đámmây được tích điện tới mức độ có thể tạo nên cường độ điện trường lớn thì sẽhình 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 khoảng1,5.107 cm/s ở các lần phóng điện nhanh hơn có thể đạt tới 2.108 cm/s, trungbình mỗi đợt sét sẽ có khoảng 3 lần phóng điện liên tiếp bởi trong đám mây

có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích Dưới mặt đất do hiệu ứng bề mặt

mà tập trung các điện tích dương Nếu điện tích ở dưới mặt đất đồng đều (điệntrở suất tại mọi điểm đều như nhau ) thì dòng tiên đạo sẽ phát triển theohướng vuông góc với mặt đất Nếu điện trở suất ở các vị trí khác nhau thì điệntích dương tập trung ở những nơi có điện trở suất nhỏ và đây cũng là mục tiêucủa dòng tiên đạo, đó cũng là tính chọn lọc của phóng điện sét Dòng tiên đạocàng gần mặt đất thì cường độ điện trường càng lớn, quá trình ion hóa càngmãnh liệt tạo ra nhiều thác điện tử và có thể có dòng phóng ngược từ mặt đấtlên với tốc độ (1,5.109  1,5.1010) cm/s Trong giai đoạn này điện tích củamây sẽ theo dòng Plasma xuống đất tạo nên dòng ở nơi sét đánh Như vậy quátrình phóng điện chuyển từ phóng điện tiên đạo sang phóng điện ngược vàdòng điện tích dương sẽ giảm dần điện thế đám mây tới trị số không và lúcnày quá trình phóng điện kết thúc Kết quả đo lường cho thấy biên độ dòngđiện 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 và đứtthậm chí đã có những cách điện bằng sứ khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ

và chảy Phóng điện sét có kèm theo việc di chuyển trong không gian lượngđiện tích lớn đã tạo ra điện trường rất mạnh làm nhiễu loạn vô tuyến và cácthiết bị điện tử, ảnh hưởng của nó rất lớn ngay cả những nơi cách xa hàngtrăm km

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc xuống mặt đất gần đường dây

sẽ sinh ra sóng điện từ truyền dọc theo đường dây, gây nên quá điện áp tácdụng lên cách điện của đường dây Khi cách điện bị phá huỷ sẽ gây ra ngắnmạch pha - đất hoặc ngắn mạch pha – pha buộc các thiết bị bảo vệ Rơ- le ởhai đầu đường dây phải làm việc Với những đường dây truyền tải công suấtlớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tựđộng ở các nhà máy điện làm việc không kịp thời sẽ tạo ra tình trạng tan rãlưới Sóng sét có thể truyền từ đường dây vào trạm biến áp hoặc đánh thẳngvào trạm biến áp đều gây phóng điện trên cách điện trạm biến áp, điều này rấtnguy hiểm như khi ngắn mạch trên thanh góp và rất dễ dẫn tới sự cố trầmtrọng Mặt khác, khi có sóng sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van đầu cựcmáy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp sẽ bị chọcthủng gây thiệt hại vô cùng lớn

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

TÍNH TÓAN PHẠM VI BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC

TIẾP VÀO TRẠM BA 220/110KV

*******

1.1.KHÁI NIỆM CHUNG

-TBA là một phần tử quan trọng trong hệ thống truyền tải

và phân phối điện năng.

-Với TBA 220/110kV, các thiết bị điện của trạm đặt ngoài trời nên khi cósét đánh trực tiếp vào trạm sẽ gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng: Gây hưhỏng các thiết bị điện, có thể đưa đến việc cung cấp điện bị ngừng toàn bộtrong một thời gian dài, làm ảnh hưởng đến việc sản xuất điện năng và cácngành kinh tế quốc dân khác Do đó việc tính toán bảo vệ chống sét chotrạm là rất quan trọng

-Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm, ta dùng hệ thống cột thu lôi.Tác dụng của hệ thống này là định hướng 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 sétvào hệ thống nối đất Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trởcủa bộ phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện sét một cách nhanh nhất, đảmbảo sao cho khi có dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽkhông đủ lớn để gây phóng điện ngược đến các thiết bị khác ở gần đó

- Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào, bêncạnh vấn đề đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật, ta cần phải quan tâm đến các chỉtiêu kinh tế và mỹ quan của công trình

1.2.CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT

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

- Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể, hệ thốngcác cột thu lôi có thể được đặt trên các độ cao có sẵn như xà, cột đèn chiếusáng hoặc được đặt độc lập

- Khi đặt hệ thống cột thu lôi trên bản thân công trình, sẽ tận dụng được

độ cao vốn có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của cột thu lôi Tuynhiên cách điện của trạm phải đảm bảo an toàn trong điều kiện phóng điệnngược từ hệ thống thu sét sang thiết bị

- Khi đặt thanh thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có phóng điệnsét sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điệncảm của cột Phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệthống thu sét sang các phần tử mang điện khi cách điện không đủ lớn Do đóđiều kiện để đặt cột thu lôi trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điệncao và điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ

- Đối với trạm phân phối ngoài trời từ 110 (kV) trở lên do có cách điệncao (khoảng cách các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) nên có thể đặt cộtthu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối Tuy nhiên các trụ của kết cấu trên

đó có đặt cột thu lôi thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm phân phối.Theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện is khuyếch tán vào đất theo 3-4cọc nối đất Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ xung để cảithiện trị số điện trở nối đất

- Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110 (kV) trở lên làcuộn dây của MBA Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ MBA thì yêucầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và

vỏ MBA theo đường điện phải lớn hơn 15(m)

- Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn địnhnhiệt khi có dòng điện sét chạy qua

- Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dâydẫn điện đến đèn phải được cho vào ống chì và chèn vào đất

1.3.CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG ĐỂ TÍNH TOÁN

1.3.1 Độ cao của cột thu lôi h=h x + h a

hx : Độ cao của của vật cần được bảo vệ

ha: Độ cao tác dụng của cột thu lôi xác định theo nhóm cột

ha

(Với D là đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột)

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

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

rx =

Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo

vệ dạng dạng đơn giản hoá, được tính toán theo công thức sau:

+ Nếu hx thì rx = 1,5h(1 - + Nếu hx > thì rx = 0,75h(1 - Biểu diến trên hình vẽ:

*Chú ý:

Các công thức trên chỉ đúng trong trường hợp cột thu lôi cao dưới 30m.Hiệu quả của cột thu lôi cao quá 30m có giảm sút do độ cao định hướng củasét giữ hằng số Có thể dùng các công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhưngphải nhân với hệ số hiệu chỉnh p Với p = và trên hình vẽ dùng các hoành

độ 0,75hp và 1,5hp

1.3.3 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi.

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi thì lớn hơn nhiều so với tổng phạm vibảo vệ của hai cột đơn Nhưng để hai cột thu lôi có thể phối hợp được thìkhoảng cách a giữa hai cột thì phải thoả mãn điều kiện a < 7h (h là chiều caocủa cột)

a Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có cùng độ cao.

Hình 1-1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét

a

< 7h) thì độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi ho đượctính như sau:

ho = h – Tính rox:

+ Nếu hx thì rox = 1,5 ho(1 -

+ Nếu hx > thì rx = 0,75ho (1 - Chú ý: Khi độ cao của cột thu lôi vượt quá 30 (m) thì ngoài các hiệu chỉnhnhư trong phần chú ý của mục 1.3.2 thì còn phải tính ho theo công thức:

+ ho = h -

Rh

b.Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có độ cao khác nhau.

+ Cách xác định phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi có chiều cao khác nhaunhư sau:

- Giả sử có hai cột thu sét : cột 1 có chiều cao h1, cột hai có chiều cao h2

và h1 > h2 Hai cột cách nhau một khoảng là a

- Trước tiên, vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h1, sau đó qua đỉnh cột thấp

h2 vẽ đường sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3 Điểm này đượcxem là đỉnh của cột thu lôi giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h2, hình thànhđôi cột ở độ cao bằng nhau và bằng h2 với khoảng cách là a’

Hình 1-4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột

1.4 CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT THU SÉT

1.4.1.Phương án I.

Sơ đồ mặt bằng trạm và cách bố trí cột thu sét như hình vẽ

- Phía 220KV đặt 8 cộtthu sét bao gồm F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 Trong

đó các cột F2 , F5 được đặt trên xà cao 17m, còn các cột F1, F3, F4, F6, F7, F8

đặt độc lập

-Phía 110KV đặt 3 cột thu sét F9, F10, F11 Trong đó cột F11 đặt trên xà cao10,5m, còn F9, F10 được đặt độc lập

1.Tính độ cao tác dụng của cột thu sét.

Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột thu sét, trươc hết cần xácđịnh 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 đượcbảo vệ thì D ≤ 8*ha hay ha 

D = a2,6 =a3,5 = m-Độ cao tác dụng để nhóm 2, 3, 5, 6 bảo vệ đươc toàn bộ diện tích giớihạn bởi chúng thỏa mãn được điều kiện:

c.Xét nhóm cột 4, 5, 7.

-Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp.

Sau khi tính toán độ cao tác dụng chung cho các nhóm cột thu sét như ởtrên ta chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm như sau:

-Phía 220kV: hamax = 9,345 nên ta chọn ha =9,5m

-Phía 110kV: hamax = 9,678 nên ta chọn ha =10m

Do đó, độ cao của các cột thu sét phía 220kV là:

-Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m.

hx = 10,5m  Nên rx =

b.Bán kính bảo vệ của các cột cao 20,5m.

(Các cột F9-F11 phía 110kV)

-Bán kính bảo vệ của các cột cao 10,5m.

hx = 10,5m  Nên rx =

-Bán kính bảo vệ của các cột cao 7,5m.

hx = 7,5m  Nên rx =

4.Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.

-Xét cặp cột thu sét 1-2.

h1 = h2 = 26,5m

a = 40m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Ở độ cao 17m:

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Ở độ cao 17m:

Nên

Ở độ cao 10,5m:

hx = 10,5m  Nên

-Xét cặp cột thu sét 9-11.

32

5.Bảng tổng kết tính toán phương án I

Bảng kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của từng cột thu sét.

Cột F Độ cao h(m) Độ cao cần bảo

Khoảngcách (m)

Chiều caocần bảo vệ

hx(m)

Bán kínhbảo vệ ở độcao bảo vệ

hx(m).1-2 26,5-26,5

-Sơ đồ phạm vi bảo vệ trong hình trên cho thấy phương án này đảm bảo vềmặt kỹ thuật.

R12,77 R3,320

1.4.2.Phương án II.

Sơ đồ mặt bằng trạm và cách bố trí cột thu sét như hình vẽ

- Phía 220KV đặt 6 cộtthu sét bao gồm F1, F2, F3, F4, F5, F6.Trong đó cáccột F1 , F2, F3, F4, F6 được đặt trên xà cao 17m, còn cột F5 đặt độc lập

-Phía 110KV đặt 3 cột thu sét F7, F8 F9.Trong đó cột F9 đặt trên xà cao10,5m, còn F7, F8 được đặt độc lập

1.Tính độ cao tác dụng của cột thu sét.

Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột thu sét, trươc hết cần xácđịnh 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 đượcbảo vệ thì D ≤ 8*ha hay ha 

D=2

-Độ cao tác dụng để nhóm 3, 4, 5 bảo vệ đươc toàn bộ diện tích giới hạnbởi chúng thỏa mãn được điều kiện:

-Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp.

Sau khi tính toán độ cao tác dụng chung cho các nhóm cột thu sét như ởtrên ta chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm như sau:

-Phía 220kV: hamax = 9,359 nên ta chọn ha =9,5m

-Phía 110kV: hamax = 9,502 nên ta chọn ha =10m

-Bán kính bảo vệ ở độ cao 10,5m.

hx = 10,5m  Nên rx =

b.Bán kính bảo vệ của các cột cao 20,5m.

(Các cột F9-F11 phía 110kV)

-Bán kính bảo vệ của các cột cao 10,5m.

hx = 10,5m  Nên rx =

-Bán kính bảo vệ của các cột cao 7,5m.

hx = 7,5m 

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Ở độ cao 17m:

Nên

Ở độ cao 10,5m:

hx = 10,5m  Nên

-Xét cặp cột thu sét 1-3(2-4).

h2 = h3 = 26,5m

a = 42,5m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Ở độ cao 17m:

Nên

Ở độ cao 10,5m:

hx = 10,5m  Nên

-Xét cặp cột thu sét 3-5(4-6).

h2 = h3 = 26,5m

a = 45,77m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Ở độ cao 17m:

Nên

Ở độ cao 10,5m:

hx = 10,5m  Nên

-Xét cặp cột thu sét 7-9.

h2 = h3 = 20,5m

a = 32m

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Ở độ cao 10,5m:

Nên

Ở độ cao 7,5m:

hx = 7,5m  Nên

hx = 10,5 > = Nên

5.Bảng tổng kết tính toán phương án II.

Bảng kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của từng cột thu sét.

h x (m)

Bán kính bảo vệ ở độ cao tương ứng

h-Khoảng cách(m).

Chiều cao cần bảo vệ

h x (m).

Bán kính bảo

vệ ở độ cao bảo vệ h x (m).

I.5.So sánh và tổng kết các phương án

-Cả 2 phương án đều chấp nhận về mặt kỹ thuât:

Phương án I ta sử dụng 11 cột thu sét với tổng chiều dài 229m

Phương án II ta sử dụng 9 cột thu sét với tổng chiều dài 125m

So sánh 2 phương án ta chọn phương án II là phương án bố trí cột thu sétchống sét đánh trực tiếp cho trạm

Chương II

Tính toán nối đất cho trạm 220/110 kV

2.1 Khái niệm chung:

Tác dụng của nối đất trong hệ thống điện là để tản dòng điện xuốngđất, đảm bảo điện thế trên các vật nối đất nhỏ Việc thực hiện nối đất để bảo

vệ quá điện áp, nối đất của trạm biến áp, của các cột thu sét, của các đườngdây và các thiết bị chống sét là rất quan trọng Đối với các thiết bị cao ápthường có hai loại nối đất:

- Nối đất an toàn

- Nối đất làm việc

•Nối đất an toàn: có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách

điện của thiết bị hư hỏng Thực hiện nối đất an toàn bằng cách đem nối đấtmọi bộ phận kim loại bình thường không mang điện (vỏ máy, thùng máy biến

áp, các giá đỡ kim loại ) Khi cách điện bị hư hỏng trên các bộ phận này sẽxuất hiện điện thế nhưng do đã được nối đất nên mức điện thế thấp Do đóđảm bảo an toàn cho người khi tiếp xúc với chúng

•Nối đất làm việc: có nhiệm vụ đảm bảo sự làm việc bình thường của

thiết bị hoặc một số bộ phận của thiết bị làm việc theo chế độ đã được quiđịnh sẵn Loại nối đất này bao gồm: nối đất điểm trung tính MBA trong HTĐ

có điểm trung tính nối đất, nối đất của MBA đo lường và của các kháng điện

bù ngang trên các đường dây tải điện đi xa, và các thiết bị chống sét

•Riêng với nối đất chống sét có nhịêm vụ rất quan trọng : là tản

dòng điện sét trong đất (khi có sét đánh vào cột thu sét hoặc trên đường dây)

để giữ cho điện thế tại mọi điểm trên thân cột không quá lớn Do đó cần hạnchế các phóng điện ngược trên các công trình cần bảo vệ