BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Đậu Quang Hòa
Lớp: TC Hà Tĩnh
Ngành: Hệ thống điện
I. Đầu đề thiết kế:
1. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp TBA 220/110kV
2. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn và nối đất chống sét cho TBA
3. Tính chỉ tiêu chống sét của đường dây 220kV
4. Tính toán bảo vệ trạm khi có sóng quá điện áp lan truyền
II. Các số liệu ban đầu:
1. Trạm biến áp: (Sơ đồ mặt bằng trong hình vẽ đi kèm)
- 220/110 sơ đồ nối điện phía 220kV 4 mạch đường dây, 2 MBA
- Sơ đồ ½ phía 110kV: Sơ đồ 2 thanh góp, 6 mạch đường dây 110kV
2. Điện trở nối đất: δ = 100Ωm
3. Đường dây 220machj đơn dùng 1 dây chống sét C70 độ cao cột 25m; dây
dẫn AC240, khoảng cột 250m, độ treo cao các dây dẫn pha A = 19m, pha B và C =
14m, điện trở nối đất cột điện Rc = 13Ω; cách điện 16 phần tử PS120(h=146mm), số
ngày dông sét 95/năm.
Cán bộ hướng dẫn
Trần Văn Tớp
By Giangdt
AT1
48m
40m
8m

3 mô tả trạm biến áp cần bảo vệ 10
4 các phơng án bố trí cột thu sét 12
4.1 Phơng án 1 12
4.2 Phơng án 2 26
5 So sánh và tổng kết các phơng án 38
CHƯƠNG II: 40
TíNH TOáN NốI ĐấT CHO TRạM BIếN áP 220/110KV 40
1 Mở đầu 40
1.1 Nối đất an toàn: 40
1.2 Nối đất làm việc : 40
1.3 Nối đất chống sét: 40
2 Các yêu cầu kĩ thuật 41
3 Lý thuyết tính toán nối đất 42
3.1 Tính toán nối đất an toàn 42
3.2 Tính toán nối đất chống sét 44
4 Tính toán nối đất 46
4.1 Tính toán nối đất an toàn 46
4.2 Nối đất chống sét 51
CHƯƠNG III 60
Bảo vệ chống sét đờng dây 220 kV 60
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 2
1 mở đầu 60
1.1 Các yêu cầu kỹ thuật 60
1.2 Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây 61
1.3 tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây 64
Chơng iv 102
Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền 102
từ đờng dây vào trạm 102

cấu của trạm. Tuy nhiên các trụ của kết cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối đất
vào hệ thống nối đất của trạm phân phối. Theo đờng ngắn nhất và sao cho dòng điện i
s
khuyếch tán vào đất theo 3- 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối
đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất nhằm đảm bảo điện trở không quá 4.
+Nơi yếu nhất của trạm biến áp ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây của
MBA. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ MBA thì yêu cầu khoảng cách giữa hai
điểm nối đất vào hệ thống nối đất của hệ thống thu sét và vỏ MBA theo đờng điện phải
lớn hơn 15m.
- Khi đặt cách ly giữa hệ thống thu sét và công trình phải có khoảng cách nhất định,
nếu khoảng cách này quá bé thì sẽ có phóng điện trong không khí và đất
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 4
2) Phần dẫn điện của hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả
mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 5
2 phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét
2.1 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét
2.1.1Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là miền đợc giới hạn bởi mặt ngoài của hình
chóp tròn xoay có đờng kính xác định bởi công thức.
)hh(
h
h
1
6,1
r

0,75h
1,5h
R
Hình 1- 1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 6
Bán kính bảo vệ ở các mức cao khác nhau đợc tính toán theo công thức sau.
+ Nếu
h
3
2
h
x

thì
)
h.8,0
h
-1,5.h.(1r
x
x

(1 2)
+ Nếu
h
3
2
h
x

o

(1 4)
Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 7
h
0,2h
0,75h
a
ho
hx
1,5h
rx
R
r0x
Hình 1- 2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau.
Tính r
ox
:
+ Nếu
ox
h
3
2
h
thì
)
h8,0

-hh
o

(1 7)
Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Giả sử có hai cột thu sét : cột 1 có chiều cao h
1
, cột 2 có chiều cao h
2
và
h
1
> h
2
. Hai cột cách nhau một khoảng là a.
Trớc tiên vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h
1
, sau đó qua đỉnh cột thấp h
2
vẽ đờng
thẳng ngang gặp đờng sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này đợc
xem là đỉnh của cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h
2
, hình thành đôi cột ở độ
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 8
cao bằng nhau và bằng h
2
với khoảng cách là a. Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ của

nếu thoả mãn điều kiện:
D

h
a
= 8.(h - h
x
) (1 8)
Với D là đờng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu sét.
Chú ý:
Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần đợc hiệu chỉnh theo p.
D

h
a
.p= 8.(h - h
x
).p (1 9)
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 9
2.2 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét
2.2.1Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rông của phạm vi bảo vệ phụ
thuộc vào mức cao h
x
đợc biểu diễn nh hình vẽ.
a'
b
c

h
thì
)
h
h
-0,6.h.(1b
x
x

(1 - 11)
Chú ý:
Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần đợc hiệu chỉnh theo p.
2.2.2Phạm 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 đợc các điểm có độ cao.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 10
4
h
-hh
o

(1 12)
Phạm vi bảo vệ nh hình vẽ.
h
0,2h
0,6h
s

u Quang Hũa TC H Tnh 11
48m
40m8m 10m
4m
8m
14m
16m
9m
9m
17m
16m
34m
3m
34m8m 34m
51m51m
72m
56,5 m
84,5 m
79m
A T1
110 kV
220 kV
A T2
N h à đ iề u h à n h
Hình1-7 : Sơ đồ mặt bằng trạm
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 12
4 các phơng án bố trí cột thu sét
4.1 Phơng án 1

2
, N
3
, N
4
, N
5
, N
6
trong đó các cột
N
1
, N
2
, N
6
bố trí trên xà 8m và cột N
5
bố trí trên xà 11m.
Phía 220kV bố trí 12 cột thu sét gồm các cột N
7
, N
8
bố trí trên xà 17m và
N
9
->N
18
bố trí trên xà 11m
4.1.1Tính độ cao tác dụng của các cặp cột thu sét.

=40(m);
A
2,5
= a
3,4
= 30(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo.
2 2 2 2
2,3 3,4
D 40 30 50( )a a m= + = + =
.
- Độ cao tác dụng để 4 cột 2,3,4,5 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mãn điều kiện:
50
ha 6,25( )
8 8
D
m = =
Xét nhóm cột 6,8,9.
- Nhóm cột này tạo thành hình tam giác.
By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 14
a = a
6,9
= 49,5(m).
b = a
8,9
= 51(m).
c = a

a
D
m = =
Tính toán tơng tự đối với các nhóm (5,6,8); (5,7,8); (4,5,7)
Xét nhóm cột (7, 8, 13, 14) và (9, 10, 11, 12).
- Các nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
7,8
= a
13,14
= a
9,10
= a
11,12
= 34(m);
a
7,14
= a
8,13
= a
10,11
= a
9,12
= 33(m).
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo.
)m(38,473334aaaaD
22
2
14,7
2

12,8
2
9,88,129,13

- Độ cao tác dụng để 4 cột 8, 9, 12, 13 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn bởi
chúng thì phải thoả mãn điều kiện:
)m(59,7
8
75,60
8
D
h
a

Xét nhóm cột (11, 12, 17, 18) và (13, 14, 15, 16).
- Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có các cạnh là:
a
11,12
= a
17 18
= a
13,14
= a
15,16
= 34(m);
a
11,17
= a
12,18
= a

12,17
= a
13,17
= 34(m);
- Đờng kính của đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật này chính là đờng chéo:
)m(29,613451aaaaD
22
2
16,12
2
13,1213,1712,16

By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 16
- Độ cao tác dụng để 4 cột 13, 13, 16, 17 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới hạn
bởi chúng thì phải thoả mãn điều kiện:
)m(66,7
8
29,61
8
D
h
a

Bảng tổng kết
Đa giác
Đờng kính đờng tròn ngoại tiếp (m)
h
a

60,75
7,59
(9, 10, 11, 12)
47,38
5,92
(11, 12, 17, 18)
48,08
6,01
(12, 13, 16, 17)
61,29
7,66
(13, 14, 15, 16)
48,08
6,01
Chọn độ cao tác dụng cho trạm biến áp
Sau khi tính toán độ cao tác dụng chung cho các nhóm cột thu sét nh ở trên, ta
chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm nh sau:
- Phía 220kV
h
max
=7,66m
Nên ta chọn
h
a
= 8m.
- Phía 110kV
h
max
=7,08m.
By Giangdt

(Các cột N
1

N
6
phía 110kV).
- Bán kính baỏ vệ ở độ cao 11m:
)m(67,1219.
3
2
h.
3
2
(m)11h
x

Nên
)m(88,7)
19.8,0
11
1.(19.5,1)
h.8,0
h
1.(h.5,1r
0
X
x

- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m:
)m(67,12h.

By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 18
)m(6)
25.8,0
17
1.(25.5,1)
h.8,0
h
1.(h.5,1r
0
X
x

- Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m.
)m(67,16h.
3
2
(m)11h
x

Nên
)m(88,16)
25.8,0
11
1.(25.5,1)
h.8,0
h
1.(h.5,1r
0

(m)11h
0x

Nên
)m(86,0)
14,12
11
1(14,12.75,0)
h
h
1( h0,75r
0
X
oox

+ ở độ cao 8m:
)m(14,12h
3
2
m8h
0x

Nên
)m(21,3)
14,12.8,0
8
1(14,12.5,1)
h.8,0
h
1(.1,5hr

ox
= 2,78m
+ ở độ cao 8m: r
ox
= 7,07m
Xét cặp cột 9 10 và 11 18, 18 17, 16 15, 15 - 14.
h = 25 m; a = 34 m
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
)m(14,20
7
34
25
7
a
- hh
o

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 17m:
)m(43,1314,20.
3
2
h.
3
2
m17h
0x

Nên
)m(36,2)

oox

Xét cặp cột 10 11 và 14 - 7.
h = 25 (m); a = 33 m
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột:
)m(29,20
7
33
25
7
a
- hh
o

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 17m:
)m(52,1329,20.
3
2
h.
3
2
m17h
0x

Nên
)m(47,2)
29,20
17
1.(29,20.75,0)

16
= 25(m); a = 51 m
- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
)m(71,17
7
51
25
7
a
- hh
o

- Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là:
+ ở độ cao 17m:
)m(81,1171,17.
3
2
h
3
2
m17h
0x

By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 21
Nên
)m(56,0)
71,17
17

4
= 19m; h
7
= 25m; a = 47,52 (m);
- Hai cột này có chiều cao khác nhau. Phạm vi bảo vệ của hai cột nh sau.
)m(7,1625.
3
2
h.
3
2
m19h
74

Nên
)m(94,0)
25
19
1.(25.75,0)
h
h
1(.0,75hx
7
4
7

Ta có khoảng cách từ cột 4 đến cột giả tởng
4

là

0
X
oox

By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 22
+ ở độ cao 8m:
)m(24,8h.
3
2
m8h
0x

Nên
)m(54,3)
36,12.8,0
8
1.(36,12.5,1)
h.8,0
h
1(.1,5hr
0
X
0ox

Xét cặp cột 6 - 9.
h
6
= 19 m; h

1.(75,12.75,0)
h
h
1(.0,75hr
0
X
oox

+ ở độ cao 8m:
)m(5,8h.
3
2
m8h
0x

Nên
)m(1,5)
75,12.8,0
8
1.(75,12.5,1)
h.8,0
h
1(.1,5hr
0
X
oox

By Giangdt
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp
u Quang Hũa TC H Tnh 23

Cặp cột
Độ cao cột
a(m)
h
o
(m)
r
ox
(m)
110kV
h
x
= 11m
h
x
= 8m
(1-2)
19 -19
48
12,14
0,86
3,21
(2-3)
40
13, 29
1,72
4,94
(3-4) và (1-6)
30
14,71

h
x
= 8m
4-7
19- 25
44,68
12,99
1,49
4,49
6-9
47,52
13,41
1,8
5,1
By Giangdt