1
LI M U
L mt sinh viờn ang hc tp v rốn luyn ti Trng i hc Bỏch
Khoa H Ni, em cm thy mt nim t ho v ng lc to ln cho s phỏt
trin ca bn thõn trong tng lai. Sau nm nm hc i hc, di s ch bo,
quan tõm ca cỏc thy cụ, s n lc ca bn thõn, em ó thu c nhng bi
hc rt b ớch, c tip cn cỏc kin thc khoa hc k thut tiờn tin phc v
cho lnh vc chuyờn mụn mỡnh theo ui. Cú th núi, nhng ỏn mụn hc,
bi tp ln hay nhng nghiờn cu khoa hc m mt sinh viờn thc hin chớnh
l mt cỏch th hin mc tip thu kin thc v vn dng s dy bo quan
tõm ca thy cụ.
Chớnh vỡ vy em ó dnh thi gian v cụng sc hon thnh ỏn tt
nghip Thit k bo v chng sột cho trm bin ỏp 220/110kV v ng
dõy 220kV ny nh mt c gng n ỏp cụng n ca thy cụ cng nh tng
kt li kin thc thu c sau mt quỏ trỡnh hc tp v rốn luyn ti Trng
i hc Bỏch Khoa.
Trong thi gian hc tp cng nh thi gian thc hin ti tt nghip
em luụn nhn c s ch bo, ng viờn tn tỡnh ca cỏc thy cụ, gia ỡnh v
cỏc bn, c bit l s giỳp ca Thy giỏo hng dn trc tip ó giỳp em
hon thnh tt bn ny.
Mt ln na em xin chõn thnh cm n Thy v cỏc thy, cỏc cụ cựng
ton th cỏc bn trong b mụn H thng in. THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
2
CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO
TRẠM BIẾN ÁP
1.1. Mở đầu
Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện đường dây và trạm biến áp là một
thể thống nhất. Trong đó trạm biến áp là một phần tử hết sức quan trọng, nó

s
khuych tỏn vo t theo 3- 4 cc ni t.
Ngoi ra mi tr ca kt cu y phi cú ni t b sung ci thin tr s
in tr ni t nhm m bo in tr khụng quỏ 4.
+ Ni yu nht ca trm bin ỏp ngoi tri in ỏp 110 kV tr lờn l cun
dõy ca MBA. Vỡ vy khi dựng chng sột van bo v MBA thỡ yờu cu
khong cỏch gia hai im ni t vo h thng ni t ca h thng thu sột
v v MBA theo ng in phi ln hn 15m.
- Khi t cỏch ly gia h thng thu sột v cụng trỡnh phi cú khong cỏch
nht nh, nu khong cỏch ny quỏ bộ thỡ s cú phúng in trong khụng khớ
v t
b) Phn dn in ca h thng thu sột cú phi cú tit din ln m
bo tho món iu kin n nh nhit khi cú dũng in sột i qua.
1.3. Phm vi bo v ca ct thu sột v dõy chng sột
1.3.1. Phm vi bo v ca ct thu sột:
a) Phm vi bo v ca mt ct thu sột c lp.
Phm vi bo v ca mt ct thu sột l min c gii hn bi mt ngoi
ca hỡnh chúp trũn xoay cú ng kớnh xỏc nh bi cụng thc.

)(
1
6,1
r
x x
x
hh
h
h

+

)
h.8,0
h
- 1,5.h.(1 r
x
x
=
==
=
( 1 – 2)
+ Nếu h
3
2
h
x
>
>>
> thì )
h
h
- 0,75.h.(1 r
x
x
=
==
= ( 1 – 3)
Chú ý:
a'
b
c

o
được tính
như sau:

7
a
- h h
o
=
==
= ( 1 – 4)
Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau.
h
0,2h
0,75h
a
h
o
h
x
1,5h
r
x
R
r
0x

Hình 1- 2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau.
Tính r
ox

)
h
h
- (1 0,75h r
o
x
oox
=
==
=
( 1 – 6)
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
6
Chỳ ý:
Khi cao ca ct thu sột vt quỏ 30m thỡ ngoi cỏc hiu chnh nh
trong phn chỳ ý ca mc 1 thỡ cũn phi tớnh h
o
theo cụng thc:

p7
a
- h h
o
=
==
=
( 1 7)
c) Phm vi bo v ca hai ct thu sột cú cao khỏc nhau.
Gi s cú hai ct thu sột: ct 1 cú chiu cao h
1

hh
x
+

=
( 1 8)
h
2
0,2h
2
0,75h
2
a'
h
o
1,6h
2
3
0,75h
1
1,6h
1
a
x
h
1
2
1

Hỡnh 1- 3: Phm vi bo v ca hai ct thu sột khỏc nhau.

≤
≤≤
≤
8. h
a
= 8. (h - h
x
) ( 1 – 9)
Với D là đường 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 được
hiệu chỉnh theo p.
D
≤
≤≤
≤
8.h
a
. p= 8. (h - h
x
).p ( 1 – 10)
1.3.2. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
a) Phạm 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
được biểu diễn như hình vẽ.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
8
a'
b

==
=
( 1 - 11)
+ Nu
ox
h
3
2
h



thỡ
)
h
h
- 0,6.h.(1 b
x
x
=
==
=
( 1 - 12)
Chỳ ý: Khi cao ca ct ln hn 30m thỡ iu kin bo v cn c
hiu chnh theo p.
b) Phm vi bo v ca hai dõy thu sột.
phi hp bo v bng hai dõy thu sột thỡ khong cỏch gia hai dõy thu
sột phi tho món iu kin s < 4h.
Vi khong cỏch s trờn thỡ dõy cú th bo v c cỏc im cú cao.


o
=
==
=
so với đất.
1.4. Mơ tả trạm biến áp cần bảo vệ
- Trạm biến áp: Trạm 220/110 kV.
+ Phía 220kV 6 lộ đường dây, sử dụng sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp
vòng, được cấp điện từ 2 máy biến áp (T3, T4) và 2 máy biến áp tự ngẫu
(AT1, AT2)
+ Phía 110kV 8 lộ đường dây, sử dụng sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp
vòng, được cấp điện từ 2 máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2)
- Tổng diện tích trạm 555000 m
2

- Với trạm 220 kV có diện tích là: 34500 m
2
. Độ cao xà cần bảo vệ là
16m và 11 m.
- Với trạm 110 kV có diện tích là: 19200 m
2
. Độ cao xà cần bảo vệ là 11
và 8 m.
1.5. Tính tốn các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm
biến áp
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
10
1. 5. 1. Phng ỏn 1
- Phớa 220kV dựng 12 ct 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12 trong ú ct 2,
3, 5, 6, 7, 8 c t trờn x cao 16m; ct 9, 10,11,12 c t trờn x cao

9
4
12
8
T4
8m

Hình 1-7: Sơ đồ bố trí cột thu sét
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
12
 Tính tốn độ cao hữu ích của cột thu lơi:
Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi tam giác hoặc tứ giác nào đó
thì độ cao cột thu lơi phải thỏa mãn:
D
≤
8. h
a
hay h
a

≥

8
D

Trong đó
D: Là đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác hoặc tứ giác.
h
a
: Độ cao hữu ích của cột thu lơi.

=
623,3130)2030(
22
=+−
( m)
b= a
13-8
=
181,58305,47
22
=+
( m)
c= a
12-8
=57,5 ( m)
- Nửa chu vi tam giác là:
p =
652,72
2
5,57181,58623,31
=
++
( m)
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
13
Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác là:
D =
. .
2. .( ).( ).( )
a b c

= 11m.
- Phía 110kV có h
max
=9,1 m nên ta chọn h
a
= 10 m.
 Tính độ cao của cột thu sét.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
14
h = h
a
+ h
x

- Phía 220 kV:
Độ cao tác dụng h
a
= 11m.
Độ cao lớn nhất cần bảo vệ h
x
= 16m.
Do đó, độ cao các cột thu sét phía 220kV là:
h = h
a
+ h
x
= 11+ 16 = 27 ( m).
- Phía 110kV:
Độ cao tác dụng h
a

1.(21.5,1)
8,0
1 (1,5.h r
x
m
h
h
x
=−=−=

- Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m.
4121.
3
2
3
2
11m h
x
==<= h
( m)
Nên
)(5,61)
21.8,0
8
1.(21.5,1)
8,0
1 1,5.h( r
x
m
h

h
h
x
=−=−=

- Bán kính bảo vệ ở độ cao 16m.
1827.
3
2
3
2
11m h
x
==<= h
( m)
Nên
5,10)
27.8,0
16
1.(24.5,1)
8,0
1 1,5.h( r
x
=−=−=
h
h
x
( m)
 Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.
* Xét cặp cột 1-2 có:

oox
=−==
o
x
h
h
( m)
+ ở độ cao 11m:
905,1117,875.
3
2
3
2
11m h
x
==<=
o
h
( m)
Nên
161,6)
17,875.8,0
11
1.(17,875.5,1)
.8,0
- (1 1,5h r
0
oox
=−==
h

27
21
1
)2127(6,1
1
)(6,1
12
13
1312
=
+

=
+

=
h
h
hh
x
( m)
Vy khong cỏch t ct gi nh dn ct 13 l:

223,264,5623,31' === xaa
( m)
Phm vi bo v ca hai ct 12 v 13 l:
- cao ln nht ca khu vc bo v gia hai ct thu sột l:
254,17
7
223,26

X
h
h
= = =
( m)
+ cao 8m

Vỡ

503,11254,17 .
3
2
3
2
8m h
x
==<=
o
h
( m)
Nờn
563,10)
254,17.8,0
8
1.(254,17.5,1)
.8,0
- (1 1,5h r
0
oox
===

===

Tớnh toỏn tng t cho cỏc cp ct cũn li ta cú bng:
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
17
Bảng 1-4 Phạm vi bảo vệ của các căp cột thu sét
Cặp cột
a
(m)
h
(m)
ho
(m)
hx
(m)
rox
(m)
hx
(m)
rox
(m)
1-2;2-3;4-5;5-5;6-7;7-8;
9-10;10-11;11-12 64 26 16,8571 16 0,64285 11 4,661
1-5;2-6;3-7;4-8; 35 26 21 16 3,75 11 10,87
5-9;6-10;7-1;8-12 40 26 20,2857 16 3,21428 11 9,804
13-14;14-15;16-17;
17-18;19-20;20-21 43 21 14,85714 11 2,892857 8 7,28
13—18;14-17;15-16;
16-21;17-20;18-19 54 21 13,28571 11 1,714286 8 4,92
4--19 33,11 21 16,903 11 4,739 8 10,35

=
10,875
r
ox
=
2,89
r
ox
=
0,78
r
ox
=
0,94
16m
11m
9
11
12
13
14
17
18
1
2
3
4
19
20
21

16
15
14
13
17
16m
11m
AT2
AT1
T3
25
24
23
22
21
20
1918
T4
11m

Hình 1- 8: Sơ đồ bố trí cột và dây thu sét
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
20
bo v ton b x trong trm thỡ cao dõy chng sột tha món:
)(26
4
40
16
4
0

o
C
Ti trng do trng lng gõy ra: g
1
=8. 10
3
kg/m,mm
2

Ti trng do giú gõy ra (ỏp lc giú cp 3 vi v=30m/s):
F
P
g
v
=
3

Trong ú +
vxv
F
V
CP .
16
..
2

=
l lc tỏc dng ca giú lờn 1m dõy
+
7,0=


506,010.7,10.
16
30
.2,1.7,0
3
2
==

v
P
(kG/m)
3 2
3
0,506
5,32.10 ( / . )
95
g kG m mm

= =

Ti trng tng hp:
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
21

2 2 2 2 3 3 2
1 3
8 5,32 .10 9,6.10 ( / . )g g g kG m mm
− −
= + = + =

Kiểm tra điều kiên ta thấy
64 309, 5l m m= <

 Với khoảng vượt l = 64m.
Phương trình trạng thái ứng với θ
min
có dạng:

0
23
=−− BA
δδ).(.
.24
..
min
2
0
2
1
2
1
0
θθα
δ
δ
−−−=
bao

− − =

có nghiệm
2
17( / )kG mm
δ
=

Độ võng:
2 3 2
. 9,6.10 .64
0,23( )
8. 8.17
g l
f m
δ
−
= = =

Độ cao cột treo dây thu sét:
1
26 0,23 26,23( )h h f m= + = + =

Vậy chọn độ cao treo dây thu sét là 27 m.
b) Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
Tính cho hai vị trí cao nhất và thấp nhất.
 Tại vị trí đầu cột:
Bảo vệ ở độ cao 16m:
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
22

x
b
( m)
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây:
+Với S=35m:
25,18
4
35
27
4
0
=−=−=
S
hh
( m)
+Với S=40m:
17
4
40
27
4
0
=−=−=
S
hh
( m)
 Tại vị trí thấp nhất:

' 27 0,23 26,77( )h h f m= − = − =


x
b
( m)
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây:
+ Với S=35m:
0
35
' 26,77 18,02
4 4
S
h h= − = − =
( m)
+ Với S=40m:
0
40
' 26,77 16,77
4 4
S
h h= − = − =
( m)
c) Phạm vi bảo vệ của cột thu sét:
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
23
cao cỏc ct thu sột phớa 220kV l: 27m
cao cỏc ct thu sột phớa 110kV: Do cỏc nhúm ct phớa
110kV v 220/110kV c b trớ tng t phng ỏn 1 nờn theo tớnh toỏn
phng ỏn 1 ta chon cao cỏc ct thu sột phớa 110kV 21m.
Tng t phng ỏn 1 ta cú:
Phm vi bo v ca ct thu sột c lp:
Bỏn kớnh bo v ca cỏc ct 21m (cỏc ct N17

11m h
x
==<= h
( m)
Nờn
)(5,61)
21.8,0
8
1.(21.5,1)
8,0
1 1,5.h( r
x
m
h
h
x
===

Bỏn kớnh bo v ca cỏc ct 27m (cỏc ct N1
ữ
ữữ
ữ
N17phớa 220kV)
- Bỏn kớnh bo v cao 11m.
1827.
3
2
3
2
11m h

16
1.(24.5,1)
8,0
1 1,5.h( r
x
===
h
h
x
( m)
Phm vi bo v ca cỏc cp ct thu sột tng kt trong bng
Bng 1-5 Phm vi bo v ca cỏc cp ct thu sột
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
24
Cặp cột
a
(m)
h
(m)
ho
(m)
hx
(m)
rox
(m)
hx
(m)
rox
(m)
1-5;5-9 35 27 22 16 4,5 11 12,375

ox
=
3,96
r
ox
=
4,5
r
ox
=
1,71
r
ox
=
10,875
r
ox
=
2,89
r
ox
=
0,78
r
ox
=
0,94
11m
16m
17