đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Ch ơng 3
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
trạm biến áp 110/35 kV.
3.1-Khái niệm chung .
Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối
điện.
Đối với trạm biến áp 110/35kV thì các thiết bị điện của trạm đợc 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 gây nên những hậu quả
cho những ngành công nghiệp khác do bị ngừng cung cấp điện . Do vậy trạm biến
áp thờng có yêu cầu bảo vệ khá cao.
Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp ngời ta dùng hệ
thống cột thu lôi, dây thu lôi. Tác dụng cuả hệ thống này là tập trung điện tích để
định hớng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn bên dới
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 ngợc 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.
3.2- Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống
sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp .
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải đợc nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn
của hệ thống bảo vệ. Hệ thống bảo vệ trạm 110/35kV ở đây ta dùng hệ thống cột
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
1
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp

2
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
3.3.1- Các công thức sử dụng để tính toán .
- Độ cao cột thu lôi:
h =h
x
+ h
a
(3 1)
Trong đó: + h
x
: độ cao của vật đợc bảo vệ.
+ h
a
: độ cao tác dụng của cột thu lôi, đợc xác định theo từng
nhóm cột. (h
a
D/8 m).
(với D là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột)
- Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là:
)23()hh(
h
h
1
6,1
r
x
x
x


và đợc xác định theo công thức:
)(
a
hh
o
53
7
=
Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đờng nối hai chân cột là
r
xo
và đợc xác định nh sau:
)(
h
h
,
r
o
x
xo
63
1
61

+
=
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
3
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Hình (3 1 ):

'
2
h
2
1
h
1
3
R
a
- Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h
2
, khi đó các khoảng
cách AB = a; BC = a
'
. Khi đó xác định đợc các khoảng cách x và a
'
nh
sau:
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
4
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
)()hh.(
h
h
,
-ax-aa'
)hh.(
h
h

h
h
,
ah
7
a'
hh
o 21
1
2
22
1
61

+
+==
)hh.(
h
h
,
r
xoxo

+
=
1
2
1
61
3.3.2- Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột thu lôi bảo vệ trạm biến áp

này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m)
- Các cột thu lôi phía 35kV đợc bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột cao
thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu lôi
độc lập cao 21m là cột số 10 và 11. Hình ( 3 3 )
5
1 0 2
Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi:
Để bảo vệ đợc một diện tích giới hạn bởi một tam giác (hoặc tứ giác) thì độ
cao của cột thu lôi phải thoả mãn: D 8h
a
Trong đó:
- D: Là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác ( hoặc tứ giác), tạo bởi các
chân cột. đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo vệ đợc.
- h
a
: Là độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi bao giờ cũng lớn hơn phạm vi bảo
vệ của cột đơn cộng lại. Điều kiện để cho hai cột thu lôi có thể phối hợp đợc với
nhau để bảo vệ đợc vật có độ cao h
x
nào đó là: a 7h
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
6
Hình (33): Đờng tròn ngoại tiếp tam giác đi qua 3 chân cột thu lôi
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Với a là khoảng cách giữa hai cột thu lôi.
- Xét nhóm cột 1;2;5.
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột 1;2;5. (1 ữ 2 = 26m; từ điểm giữa 1ữ2 với 5 = 8,5m ) Và đờng kính vòng tròn
là:


m.,
),,).(,,).(,.(,.
,.,.
r 214
531553285315532826532853284
5315531526
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là: D =14,2. 2 = 28,4m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;2;5 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới
hạn bởi chúng là:
m.,
,D
h
a
553
8
428
8
===
- Xét nhóm cột (3;4;5) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột 3;4;5. (3 ữ 4 = 17m; khoảng cách từ 5 đến (3ữ4)= 20,35m ).
Đoạn (4ữ5):
m.,, 9205204
22
=+=
Đoạn (3ữ5):

143
8
125
8
===
- Xét nhóm cột (6;7;11) ta có:
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đờng tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các
cột 6;7;11. Có: (6 ữ 7) = 15m; (6ữ11) = 15m ); (7ữ11) = 15.1,41 = 21,2m
625
2
2211515
,
,
p =
++
=
m.,
),,).(,).(,.(,.
,..
r 610
22162515625156256254
2211515
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 10,6. 2 =21,2m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 6;7;11 bảo vệ đợc hoàn toàn diện tích giới
hạn bởi chúng là:
m.,
,D

r 7514
852893524935199359354
85282419
=

=
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 14,75. 2 =29m.
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
8