Đồ án Bảo vệ chống sét trạm biến áp 110/35kv và đường dây 110kv

Ch­¬ng më ®Çu : hiÖn t­îng d«ng sÐt vµ ¶nh h­ëng cña d«ng sÐt ®Õn hÖ thèng ®iÖn viÖt nam M§.1.HiÖn t­îng d«ng sÐt D«ng sÐt lµ mét hiÖn t­îng cña thiªn nhiªn, ®ã lµ sù phãng tia löa ®iÖn khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh¸ lín (kho¶ng 5km). HiÖn t­îng phãng ®iÖn cña d«ng sÐt gåm hai lo¹i chÝnh ®ã lµ phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn vµ phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn víi mÆt ®Êt. Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy ta chØ nghiªn cøu phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn víi mÆt ®Êt (phãng ®iÖn m©y - ®Êt). Víi hiÖn t­îng phãng ®iÖn nµy g©y nhiÒu trë ng¹i cho ®êi sèng con ng­êi. C¸c ®¸m m©y ®­îc tÝch ®iÖn víi mËt ®é ®iÖn tÝch lín, cã thÓ t¹o ra c­êng ®é ®iÖn tr­êng lín sÏ h×nh thµnh dßng ph¸t triÓn vÒ phÝa mÆt ®Êt. Giai ®o¹n nµy lµ giai ®o¹n phãng ®iÖn tiªn ®¹o. Tèc ®é di chuyÓn trung b×nh cña tia tiªn ®¹o cña lÇn phãng ®iÖn ®Çu tiªn kho¶ng 1,5.10 7cm/s, c¸c lÇn phãng ®iÖn sau th× tèc ®é t¨ng lªn kho¶ng 2.108 cm/s (trong mét ®ît sÐt ®¸nh cã thÓ cã nhiÒu lÇn phãng ®iÖn kÕ tiÕp nhau bëi v× trong cïng mét ®¸m m©y th× cã thÓ h×nh thµnh nhiÒu trung t©m ®iÖn tÝch, chóng sÏ lÇn l­ît phãng ®iÖn xuèng ®Êt). Tia tiªn ®¹o lµ m«i tr­êng Plasma cã ®iÖn tÝch rÊt lín. §Çu tia ®­îc nèi víi mét trong c¸c trung t©m ®iÖn tÝch cña ®¸m m©y nªn mét phÇn ®iÖn tÝch cña trung t©m nµy ®i vµo trong tia tiªn ®¹o. PhÇn ®iÖn tÝch nµy ®­îc ph©n bè kh¸ ®Òu däc theo chiÒu dµi tia xuèng mÆt ®Êt. D­íi t¸c dông cña ®iÖn tr­êng cña tia tiªn ®¹o, sÏ cã sù tËp trung ®iÖn tÝch kh¸c dÊu trªn mÆt ®Êt mµ ®Þa ®iÓm tËp kÕt tïy thuéc vµo t×nh h×nh dÉn ®iÖn cña ®Êt. NÕu vïng ®Êt cã ®iÖn dÉn ®ång nhÊt th× ®iÓm nµy n»m ngay ë phÝa d­íi ®Çu tia tiªn ®¹o. Cßn nÕu vïng ®Êt cã ®iÖn dÉn kh«ng ®ång nhÊt (cã nhiÒu n¬i cã ®iÖn dÉn kh¸c nhau) th× ®iÖn tÝch trong ®Êt sÏ tËp trung vÒ n¬i cã ®iÖn dÉn cao. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn sÏ ph¸t triÓn däc theo ®­êng søc nèi liÒn gi÷a ®Çu tia tiªn ®¹o víi n¬i tËp trung ®iÖn tÝch trªn mÆt ®Êt vµ nh­ vËy ®Þa ®iÓm sÐt ®¸nh trªn mÆt ®Êt ®· ®­îc ®Þnh s½n. Do vËy ®Ó ®Þnh h­íng cho c¸c phãng ®iÖn sÐt th× ta ph¶i t¹o ra n¬i cã mËt ®é tËp trung ®iÖn diÖn tÝch lín. Nªn viÖc b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp cho c¸c c«ng tr×nh ®­îc dùa trªn tÝnh chän läc nµy cña phãng ®iÖn sÐt. NÕu tèc ®é ph¸t triÓn cña phãng ®iÖn ng­îc lµ ( vµ mËt ®é ®iÖn tr­êng cña ®iÖn tÝch trong tia tiªn ®¹o lµ ( th× trong mét ®¬n vÞ thêi gian th× ®iÖn tÝch ®i vµ trong ®Êt sÏ lµ: is = (. ( C«ng thøc nµy tÝnh to¸n cho tr­êng hîp sÐt ®¸nh vµo n¬i cã nèi ®Êt tèt (cã trÞ sè ®iÖn trë nhá kh«ng ®¸ng kÓ). Tham sè chñ yÕu cña phãng ®iÖn sÐt lµ dßng ®iÖn sÐt, dßng ®iÖn nµy cã biªn ®é vµ ®é dèc ph©n bè theo hµng biÕn thiªn trong ph¹m vi réng (tõ vµi kA ®Õn vµi tr¨m kA) d¹ng sãng cña dßng ®iÖn sÐt lµ d¹ng sãng xung kÝch, chç t¨ng vät cña sÐt øng víi giai ®o¹n phãng ®iÖn ng­îc (h×nh M-1) - Khi sÐt ®¸nh th¼ng vµo thiÕt bÞ ph©n phèi trong tr¹m sÏ g©y qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn vµ g©y hËu qu¶ nghiªm träng nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn.
ViÖt Nam lµ mét trong nh÷ng n­íc khÝ hËu nhiÖt ®íi, cã c­êng ®é d«ng sÐt kh¸ m¹nh. Theo tµi liÖu thèng kª cho thÊy trªn mçi miÒn ®Êt n­íc ViÖt nam cã mét ®Æc ®iÓm d«ng sÐt kh¸c nhau : + ë miÒn B¾c, sè ngµy d«ng dao ®éng tõ 70 ( 110 ngµy trong mét n¨m vµ sè lÇn d«ng tõ 150 ( 300 lÇn nh­ vËy trung b×nh mét ngµy cã thÓ x¶y ra tõ 2 ( 3 c¬n d«ng. + Vïng d«ng nhiÒu nhÊt trªn miÒn B¾c lµ Mãng C¸i. T¹i ®©y hµng n¨m cã tõ 250 ( 300 lÇn d«ng tËp trung trong kho¶ng 100 ( 110 ngµy. Th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt lµ c¸c th¸ng 7, th¸ng 8. + Mét sè vïng cã ®Þa h×nh thuËn lîi th­êng lµ khu vùc chuyÓn tiÕp gi÷a vïng nói vµ vïng ®ång b»ng, sè tr­êng hîp d«ng còng lªn tíi 200 lÇn, sè ngµy d«ng lªn ®Õn 100 ngµy trong mét n¨m. C¸c vïng cßn l¹i cã tõ 150 ( 200 c¬n d«ng mçi n¨m, tËp trung trong kho¶ng 90 ( 100 ngµy. + N¬i Ýt d«ng nhÊt trªn miÒn B¾c lµ vïng Qu¶ng B×nh hµng n¨m chØ cã d­íi 80 ngµy d«ng. XÐt d¹ng diÔn biÕn cña d«ng trong n¨m, ta cã thÓ nhËn thÊy mïa d«ng kh«ng hoµn toµn ®ång nhÊt gi÷a c¸c vïng. Nh×n chung ë B¾c Bé mïa d«ng tËp chung trong kho¶ng tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 9. Trªn vïng Duyªn H¶i Trung Bé, ë phÇn phÝa B¾c (®Õn Qu¶ng Ng·i) lµ khu vùc t­¬ng ®èi nhiÒu d«ng trong th¸ng 4, tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 8 sè ngµy d«ng kho¶ng 10 ngµy/ th¸ng, th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt (th¸ng 5) quan s¸t ®­îc 12 ( 15 ngµy (§µ N½ng 14 ngµy/ th¸ng, Bång S¬n 16 ngµy/th¸ng ...), nh÷ng th¸ng ®Çu mïa (th¸ng 4) vµ th¸ng cuèi mïa (th¸ng 10) d«ng cßn Ýt, mçi th¸ng chØ gÆp tõ 2 ( 5 ngµy d«ng. PhÝa Nam duyªn h¶i Trung Bé (tõ B×nh §Þnh trë vµo) lµ khu vùc Ýt d«ng nhÊt, th­êng chØ cã trong th¸ng 5 sè ngµy d«ng kho¶ng 10/th¸ng nh­ Tuy Hoµ 10ngµy/th¸ng, Nha Trang 8 ngµy/th¸ng, Phan ThiÕt 13 ngµy/th¸ng. ë miÒn Nam khu vùc nhiÒu d«ng nhÊt ë ®ång b»ng Nam Bé tõ 120 ( 140 ngµy/n¨m, nh­ ë thµnh phè Hå ChÝ Minh 138 ngµy/n¨m, Hµ Tiªn 129 ngµy/ n¨m. Mïa d«ng ë miÒn Nam dµi h¬n mïa d«ng ë miÒn B¾c ®ã lµ tõ th¸ng 4 ®Õn th¸ng 11 trõ th¸ng ®Çu mïa (th¸ng 4) vµ th¸ng cuèi mïa (th¸ng 11) cã sè ngµy d«ng ®Òu quan s¸t ®­îc trung b×nh cã tõ 15 ( 20 ngµy/th¸ng, th¸ng 5 lµ th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt trung b×nh gÆp trªn 20 ngµy d«ng/th¸ng nh­ ë thµnh phè Hå ChÝ Minh 22 ngµy, Hµ Tiªn 23 ngµy. ë khu vùc T©y Nguyªn mïa d«ng ng¾n h¬n vµ sè lÇn d«ng còng Ýt h¬n, th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt lµ th¸ng 5 còng chØ quan s¸t ®­îc kho¶ng 15 ngµy d«ng ë B¾c T©y Nguyªn, 10 ( 12 ë Nam T©y Nguyªn, Kon Tum 14 ngµy, §µ L¹t 10 ngµy, PL©ycu 17 ngµy. Ta thÊy ViÖt Nam lµ n­íc ph¶i chÞu nhiÒu ¶nh h­ëng cña d«ng sÐt, ®©y lµ ®iÒu bÊt lîi cho H.T.§ ViÖt nam, ®ßi hái ngµnh ®iÖn ph¶i ®Çu t­ nhiÒu vµo c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt. §Æc biÖt h¬n n÷a nã ®ßi hái c¸c nhµ thiÕt kÕ ph¶i chó träng khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh ®iÖn sao cho HT§ vËn hµnh kinh tÕ, hiÖu qu¶, ®¶m b¶o cung cÊp ®iÖn liªn tôc vµ tin cËy. M§.2- ¶nh h­ëng cña d«ng sÐt ®Õn hÖ thèng ®iÖn viÖt nam: - Nh­ ®· tr×nh bµy ë phÇn tr­íc biªn ®é dßng sÐt cã thÓ ®¹t tíi hµng tr¨m kA, ®©y lµ nguån sinh nhiÖt v« cïng lín khi dßng ®iÖn sÐt ®i qua vËt nµo ®ã. Thùc tÕ ®· cã d©y tiÕp ®Þa do phÇn nèi ®Êt kh«ng tèt, khi bÞ dßng ®iÖn sÐt t¸c dông ®· bÞ nãng ch¶y vµ ®øt, thËm chÝ cã nh÷ng c¸ch ®iÖn b»ng sø khi bÞ dßng ®iÖn sÐt t¸c dông ®· bÞ vì vµ ch¶y ra nh­ nhò th¹ch, phãng ®iÖn sÐt cßn kÌm theo viÖc di chuyÓn trong kh«ng gian l­îng ®iÖn tÝch lín, do ®ã t¹o ra ®iÖn tõ tr­êng rÊt m¹nh, ®©y lµ nguån g©y nhiÔu lo¹n v« tuyÕn vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö , ¶nh h­ëng cña nã rÊt réng, ë c¶ nh÷ng n¬i c¸ch xa hµng tr¨m km. - Khi sÐt ®¸nh th¼ng vµo ®­êng d©y hoÆc xuèng mÆt ®Êt gÇn ®­êng d©y sÏ sinh ra sãng ®iÖn tõ truyÒn theo däc ®­êng d©y, g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y. Khi c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y bÞ ph¸ háng sÏ g©y nªn ng¾n m¹ch pha - ®Êt hoÆc ng¾n m¹ch pha – pha buéc c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ ®Çu ®­êng d©y ph¶i lµm viÖc. Víi nh÷ng ®­êng d©y truyÒn t¶i c«ng suÊt lín, khi m¸y c¾t nh¶y cã thÓ g©y mÊt æn ®Þnh cho hÖ thèng, nÕu hÖ thèng tù ®éng ë c¸c nhµ m¸y ®iÖn lµm viÖc kh«ng nhanh cã thÓ dÉn ®Õn r· l­íi. Sãng sÐt cßn cã thÓ truyÒn tõ ®­êng d©y vµo tr¹m biÕn ¸p hoÆc sÐt ®¸nh th¼ng vµo tr¹m biÕn ¸p ®Òu g©y nªn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña tr¹m biÕn ¸p , ®iÒu nµy rÊt nguy hiÓm v× nã t­¬ng ®­¬ng víi viÖc ng¾n m¹ch trªn thanh gãp vµ dÉn ®Õn sù cè trÇm träng. MÆt kh¸c, khi cã phãng ®iÖn sÐt vµo tr¹m biÕn ¸p, nÕu chèng sÐt van ë ®Çu cùc m¸y biÕn ¸p lµm viÖc kh«ng hiÖu qu¶ th× c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p bÞ chäc thñng g©y thiÖt h¹i v« cïng lín. Qua ®ã ta thÊy r»ng sù cè do sÐt g©y ra rÊt lín, nã chiÕm chñ yÕu trong sù cè l­íi ®iÖn, v× vËy d«ng sÐt lµ mèi nguy hiÓm lín nhÊt ®e do¹ ho¹t ®éng cña l­íi ®iÖn. *KÕt luËn: Sau khi nghiªn cøu t×nh h×nh d«ng sÐt ë ViÖt Nam vµ ¶nh h­ëng cña d«ng sÐt tíi ho¹t ®éng cña l­íi ®iÖn. Ta thÊy r»ng viÖc tÝnh to¸n chèng sÐt cho l­íi ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó n©ng cao ®é tin cËy trong vËn hµnh l­íi ®iÖn. Ch­¬ng 1: B¶o VÖ Chèng SÐt §¸nh Trùc TiÕp Vµo Tr¹m BiÕn ¸p 110/35 kV 1.1. Kh¸i niÖm chung: Trong hÖ thèng ®iÖn tr¹m biÕn ¸p lµ mét phÇn tö hÕt søc quan träng thùc hiÖn nhiÖm vô truyÒn t¶i vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng. Do ®ã khi c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m bÞ sÐt ®¸nh trùc tiÕp th× sÏ dÉn ®Õn nh÷ng hËu qu¶ rÊt nghiªm träng kh«ng nh÷ng chØ lµm háng ®Õn c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m mµ cßn cã thÓ dÉn ®Õn viÖc ngõng cung cÊp ®iÖn toµn bé trong mét thêi gian dµi lµm ¶nh h­ëng ®Õn viÖc s¶n suÊt ®iÖn n¨ng vµ c¸c ngµnh kinh tÕ quèc d©n kh¸c. Do ®ã viÖc tÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p ®Æt ngoµi trêi lµ rÊt quan träng. Ta cã thÓ ®­a ra nh÷ng ph­¬ng ¸n b¶o vÖ tr¹m mét c¸ch an toµn vµ kinh tÕ, nh»m ®¶m b¶o toµn bé thiÕt bÞ trong tr¹m ®­îc b¶o vÖ an toµn kh«ng bÞ sÐt ®¸nh trùc tiÕp . Ngoµi viÖc b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m ta còng ph¶i chó ý ®Õn viÖc b¶o vÖ cho c¸c ®o¹n ®­êng d©y gÇn tr¹m vµ ®o¹n d©y dÉn nèi tõ xµ cuèi cïng cña tr¹m ra cét ®Çu tiªn cña ®­êng d©y . §Ó b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p, ng­êi ta dïng hÖ thèng cét thu l«i, d©y thu l«i.C¸c cét thu l«i cã thÓ ®Æt ®éc lËp hoÆc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn cho phÐp cã thÓ ®Æt trªn c¸c kÕt cÊu cña tr¹m vµ nhµ m¸y,c¸c cét ®Ìn chiÕu s¸ng .. §Ó b¶o vÖ cho ®o¹n ®­êng d©y nèi tõ xµ cuèi cïng cña tr¹m ®Õn cét ®Çu tiªn cña ®­êng d©y ta dïng d©y chèng sÐt . T¸c dông cña hÖ thèng nµy lµ tËp trung ®iÖn tÝch ®Ó ®Þnh h­íng cho c¸c phãng ®iÖn sÐt tËp trung vµo ®ã, t¹o ra khu vùc an toµn bªn d­íi hÖ thèng nµy. ChiÒu cao cña cét vµ c¸ch bè trÝ c¸c cét thu l«i tuú thuéc vµo tõng mÆt b»ng tr¹m, c¸ch bè trÝ c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m, ®é cao b¶o vÖ theo yªu cÇu . HÖ thèng thu sÐt ph¶i gåm c¸c d©y tiÕp ®Þa ®Ó dÉn dßng sÐt tõ kim thu sÐt vµo hÖ nèi ®Êt. §Ó n©ng cao t¸c dông cña hÖ thèng nµy th× trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cña bé phËn thu sÐt ph¶i nhá ®Ó t¶n dßng ®iÖn mét c¸ch nhanh nhÊt, ®¶m b¶o sao cho khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i qua th× ®iÖn ¸p trªn bé phËn thu sÐt sÏ kh«ng ®ñ lín ®Ó g©y phãng ®iÖn ng­îc ®Õn c¸c thiÕt bÞ kh¸c gÇn ®ã. §iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng thu sÐt cña c¸c tr¹m biÕn ¸p cã cÊp ®iÖn ¸p kh¸c nhau lµ kh«ng gièng nhau. Víi tr¹m biÕn ¸p cã cÊp ®iÖn ¸p tõ 110KV trë nªn th× hÖ thèng nèi ®Êt chèng sÐt vµ hÖ thèng nèi ®Êt an toµn cã thÓ ghÐp chung. Ngoµi ra khi thiÕt kÕ hÖ thèng b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m bªn c¹nh nh÷ng vÊn ®Ò ®¶m b¶o vÒ yªu cÇu vÒ kü thuËt ta cÇn ph¶i quan t©m ®Õn c¸c chØ tiªu kinh tÕ vµ mü thuËt cña hÖ thèng nèi ®Êt. Th«ng th­êng ®Ó gi¶m vèn ®Çu t­ vµ còng ®Ó tËn dông c¸c ®é cao ë c¸c tr¹m biÕn ¸p vµ c¸c nhµ m¸y ®iÖn ta cè g¾ng ®Æt c¸c cét thu l«i trªn c¸c cét ®Ìn chiÕu s¸ng, trªn c¸c kÕt cÊu cña tr¹m, trªn m¸i nhµ.. .Cét thu l«i ®éc lËp ®¾t h¬n nªn chØ dïng khi kh«ng thÓ tËn dông ®­îc c¸c chiÒu cao kh¸c. 1.2- C¸c yªu cÇu kü thuËt khi tÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p. * HÖ thèng chèng sÐt ph¶i ®¶m b¶o tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ cÇn b¶o vÖ ph¶i ®­îc n»m trän trong ph¹m vi b¶o vÖ an toµn cña hÖ thèng b¶o vÖ. * §èi víi tr¹m ph©n phèi ngoµi trêi cã ®iÖn ¸p tõ 110KV trë lªn do cã møc c¸ch ®iÖn kh¸ cao nªn cã thÓ ®Æt c¸c cét thu l«i trªn c¸c kÕt cÊu cña tr¹m.Tuy nhiªn c¸c trô cña kÕt cÊu trªn ®ã cã ®Æt cét thu l«i th× ph¶i nèi vµo hÖ thèng nèi ®Êt cña tr¹m theo ®­êng ng¾n nhÊt sao cho dßng ®iÖn sÐt iS khuÕch t¸n vµo ®Êt theo 3
4 thanh nèi ®Êt. Ngoµi ra ë mçi trô cña kÕt cÊu ®ã ph¶i cã nèi ®Êt bæ xung ®Ó c¶i thiÖn trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt . * Kh©u yÕu nhÊt cña tr¹m ph©n phèi ngoµi trêi ®iÖn ¸p tõ 110KV trë lªn lµ cuén ®©y m¸y biÕn ¸p .V× vËy khi dïng chèng sÐt van ®Ó b¶o vÖ m¸y biÕn ¸p th× yªu cÇu kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm nèi vµo hÖ thèng nèi ®Êt cña cét thu l«i vµ ®iÓm nèi vµo hÖ thèng nèi ®Êt cña vá m¸y biÕn ¸p lµ ph¶i lín h¬n 15m theo ®­êng ®iÖn. Tuy nhiªn nÕu ta sö dông hÖ thèng nèi ®Êt chung th× ta cã thÓ bá qua yªu cÇu nµy. * Kho¶ng c¸ch trong kh«ng khÝ gi÷a kÕt cÊu cña tr¹m cã ®Æt cét thu l«i vµ bé phËn mang ®iÖn kh«ng ®­îc bÐ h¬n ®é dµi cña chuçi sø . * Khi ®Æt hÖ thèng thu sÐt trªn b¶n th©n c«ng tr×nh sÏ tËn dông ®­îc ®é cao cña ph¹m vi b¶o vÖ vµ sÏ gi¶m ®­îc ®é cao cña cét. Nh­ng møc c¸ch ®iÖn cña tr¹m ph¶i ®¶m b¶o an toµn trong ®iÒu kiÖn phãng ®iÖn ng­îc tõ hÖ thèng thu sÐt sang thiÕt bÞ. Do ®ã ®iÒu kiÖn ®Ó ®Æt cét thu l«i trªn hÖ thèng c¸c thanh xµ cña tr¹m lµ møc c¸ch ®iÖn cao vµ trÞ sè ®iÖn trë t¶n cña bé phËn nèi ®Êt nhá. * Khi bè trÝ cét thu l«i trªn xµ cña tr¹m ph©n phèi ngoµi trêi 110 kV trë lªn th× ph¶i thùc hiÖn yªu cÇu : ë chç nèi c¸c kÕt cÊu trªn cã ®Æt cét thu l«i vµo hÖ thèng nèi ®Êt cÇn ph¶i cã nèi ®Êt bæ xung (dïng nèi ®Êt tËp trung) nh»m ®¶m b¶o ®iÖn trë nèi ®Êt kh«ng ®­îc qu¸ 4( (øng víi dßng ®iÖn tÇn sè c«ng nghiÖp). * Khi dïng cét thu l«i ®éc lËp th× ph¶i th× ph¶i chó ý ®Õn kho¶ng c¸ch gi÷a cét thu l«i ®Õn c¸c bé phËn cña tr¹m ®Ó tr¸nh kh¶ n¨ng phãng ®iÖn tõ cét thu l«i ®Õn thiÕt bÞ ®­îc b¶o vÖ . * TiÕt diÖn c¸c d©y dÉn dßng ®iÖn sÐt ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh nhiÖt khi cã dßng ®iÖn sÐt ch¹y qua. * Khi sö dông cét ®Ìn chiÕu s¸ng lµm gi¸ ®ì cho cét thu l«i th× c¸c d©y dÉn ®iÖn ph¶i ®­îc cho vµo èng ch× vµ ®­îc ch«n trong ®Êt. 1.3. C¸c ph­¬ng thøc sö dông ®Ó tÝnh to¸n chiÒu cao cét vµ ph¹m vi b¶o vÖ . 1.3.1. C«ng thøc tÝnh chiÒu cao cña cét thu l«i . h = hx + ha Trong ®ã : . h- lµ chiÒu cao cét thu l«i . . hx- lµ ®é cao cÇn ®­îc b¶o vÖ . . ha- lµ ®é cao t¸c dông cña cét thu l«i . ha - x¸c ®Þnh theo nhãm cét víi ®iÒu kiÖn lµ ha ( D/8. . D-lµ ®­êng kÝnh ®­êng trßn ngo¹i tiÕp ®a gi¸c t¹o bëi c¸c cét . 1.3.2. Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu l«i ®éc lËp Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu l«i ®éc lËp lµ miÒn giíi h¹n bëi mÆt ngoµi cña h×nh chãp trßn xoay cã ®­êng sinh x¸c ®Þnh bëi ph­¬ng tr×nh : rx =

Trong ®ã : rx-Lµ ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao hx cña cét thu l«i . §Ó dÔ dµng thuËn tiÖn trong viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ th­êng dïng ph¹m vi b¶o vÖ d¹ng ®¬n gi¶n ho¸. §­îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc : - NÕu hx
th×
- NÕu hx
th×
* C¸c c«ng thøc trªn chØ ®óng víi nh÷ng cét thu l«i cao d­íi 30 m. HiÖu qu¶ cña cét thu l«i h¬n 30 m sÏ gi¶m do ®é cao ®Þnh h­íng cña sÐt lµ h»ng sè . Khi cét cã chiÒu cao trªn 30m th× ta vÉn dïng c«ng thøc trªn nh­ng ph¶i nh©n thªm víi hÖ sè hiÖu chØnh p =
Vµ trªn h×nh vÏ ta sö dông c¸c hoµnh ®é 0,75.h.p 1,5.h.p 1.3.3. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai hay nhiÒu cét thu l«i Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai hay nhiÒu cét thu l«i th× lín h¬n nhiÒu so víi tæng sè ph¹m vi b¶o vÖ cña hai hay nhiÒu cét ®¬n .Nh­ng ®Ó hai cét thu l«i cã thÓ phèi hîp b¶o vÖ ®­îc kho¶ng gi÷a chóng th× kho¶ng c¸ch a gi÷a hai cét ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn a
7.h a) Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu l«i cã cïng ®é cao . Khi hai cét thu l«i cã cïng ®é cao h ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng c¸ch lµ a(a
7.h) th× ®é cao lín nhÊt cña khu vùc b¶o vÖ gi÷a hai cét thu l«i lµ h0®­îc x¸c ®Þnh : h0 = h -
B¸n kÝnh ph¹m vi b¶o vÖ t¹i kho¶ng gi÷a hai cét ®­îc tÝnh nh­ sau : - NÕu hx
th× r0x =
- NÕu hx
th× r0x =
Trong ®ã : . h0-lµ ®é cao lín nhÊt cña khu vùc b¶o vÖ gi÷a hai cét thu l«i . r0x-lµ b¸n kÝnh ph¹m vi b¶o vÖ t¹i kho¶ng gi÷a hai cét thu l«i Khi ®é cao cña cét thu l«i lín h¬n 30 m th× ta còng ph¶i thªm hÖ sè hiÖu chØnh p nh­ môc 1.3.2 vµ tÝnh h0 theo h0 = h -
; p =

b) Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu l«i cã ®é cao kh¸c nhau ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau : Gi¶ sö cã hai cét thu l«i : Cét 1 cã ®é cao h1 Cét 2 cã ®é cao h2 Kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét la a vµ h1 > h2 Tr­íc tiªn ta vÏ ph¹m vi b¶o vÖ cña cét cao h1sau ®ã tõ ®Ønh cña cét thÊp h2 giãng ®­êng th¼ng ngang sang cét h1. C¾t ®­êng sinh cña ph¹m vi b¶o vÖ cña cét 1 t¹i ®iÓm 3. §iÓm nµy ®­îc coi lµ ®Ønh cña cét thu l«i gi¶ ®Þnh (cét 3). Cét thu l«i gi¶ ®Þnh nµy cã cïng ®é cao víi cét 2 vµ h×nh thµnh ®«i cét cã chiÒu cao b»ng nhau, c¸ch nhau mét kho¶ng a, DÔ dµng nhËn thÊy kho¶ng c¸ch x tõ h1 (cét 1) ®Õn cét gi¶ t­ëng (cét 3) chÝnh lµ b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao h1 ®èi víi chiÒu cao cÇn b¶o vÖ b»ng h2 Do ®ã tÝnh kho¶ng c¸ch x theo : NÕu :

Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc a’ = a - x vµ h0 = h2 - a’/7 Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc b¸n kÝnh b¶o vÖ r0x NÕu

c) Ph¹m vi b¶o vÖ cña nhiÒu cét thu sÐt Khi c«ng tr×nh cÇn ®­îc b¶o vÖ chiÕm mét khu vùc réng lín nÕu chØ dïng mét vµi cét th× cét ph¶i rÊt cao g©y nhiÒu khã kh¨n cho viÖc thi c«ng vµ l¾p r¸p. Trong tr­êng hîp nµy ta dïng phèi hîp nhiÒu cét víi nhau ®Ó b¶o vÖ. PhÇn ngoµi cña ph¹m vi b¶o vÖ sÏ ®­îc x¸c ®Þnh cho tõng ®«i cét mét ( víi yªu cÇu kho¶ng c¸ch lµ a ( 7h ). Cßn phÇn bªn trong ®a gi¸c sÏ ®­îc kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn an toµn. VËt cã ®é cao hx n»m trong ®a gi¸c sÏ ®­îc b¶o vÖ nÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: D ( 8.(h - hx) = 8.ha Trong ®ã : D - ®­êng kÝnh vßng trßn ngo¹i tiÕp ®a gi¸c h×nh thµnh bëi c¸c cét thu sÐt ha = h - hx lµ ®é cao hiÖu dông cña cét thu sÐt. NÕu ®é cao cét v­ît qu¸ 30 m th× ®iÒu kiÖn an toµn sÏ ®­îc hiÖu chØnh lµ D ( 8.(h - hx).p = 8.ha.p ; p =
1.4- C¸c sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ cét thu l«i b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p 110kV. Víi yªu cÇu cña ®Ò tµi. ThiÕt kÕ b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m BA 110/35kV. + Hai m¸y biÕn ¸p T1 vµ T2 + S¬ ®å ®Êu d©y cña tr¹m lµ s¬ ®å hai thanh gãp cã thanh gãp ®­êng vßng. - §é cao c¸c thanh xµ lµ 11 m vµ 7,5m phÝa 110kV vµ 7,5m phÝa 35kV §é cao nhµ ®iÒu khiÓn : 6 m S¬ ®å TBA ®­îc biÓu diÔn trªn h×nh vÏ 1-4 1.5. C¸c ph­¬ng ¸n bè trÝ cét thu l«i b¶o vÖ 1.5.1. Ph­¬ng ¸n 1. S¬ ®å mÆt b»ng tr¹m vµ c¸ch bè trÝ c¸c cét thu l«i nh­ h×nh vÏ (1 – 5) ,ë ph­¬ng ¸n nµy ta bè trÝ cét thu l«i (1) ; (2) trªn xµ cña tr¹m cã chiÒu cao 11 m vµ cét 3, 4, 5, 6, 7 ®Æt ®éc lËp.
H×nh 1.4. S¬ ®å mÆt b»ng tr¹m biÕn ¸p
H×nh 1.5. S¬ ®å mÆt b»ng tr¹m vµ c¸ch bè trÝ c¸c cét thu l«i ph­¬ng ¸n 1 Ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n chiÒu cao cña c¸c cét vµ ph¹m vi b¶o vÖ cña hÖ thèng. 1.§é cao t¸c dông cña c¸c cét thu l«i . §Ó tÝnh ®­îc ®é cao t¸c dông ha cña c¸c cét thu l«i, tr­íc hÕt ta cÇn x¸c ®Þnh ®­êng kÝnh D cña ®­êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c (hoÆc tø gi¸c) ®i qua 3 (hoÆc 4) ®Ønh cét . §Ó cho toµn bé phÇn diÖn tÝch giíi h¹n bëi tam gi¸c (hoÆc tø gi¸c ) ®ã ®­îc b¶o vÖ th× : D ( 8.ha hay ha (
a. XÐt nhãm cét (1),(2),(3): Nhãm 3 cét nµy h×nh thµnh mét tam gi¸c th­êng cã ®é dµi c¸c c¹nh lµ : a12 = 27m ; a13 = 16,25 m ; a23 = 17,9 m B¸n kÝnh ®­êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c ®i qua 3 ch©n cét bÊt k× ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc Hª r«ng:

: lµ nöa chu vi cña tam gi¸c. a,b,c: lµ ®é dµi c¸c c¹nh cña tam gi¸c.
=
Tõ ®ã :
=
§é cao t¸c dông ®Ó nhãm cét (1),(2),(3) b¶o vÖ ®­îc hoµn toµn phÇn diÖn tÝch giíi h¹n bëi 3 ®Ønh cét ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : ha ( D/8 =
=3,48 m b.XÐt nhãm cét (3),(4),(5) Nhãm 3 cét nµy h×nh thµnh mét tam gi¸c th­êng cã ®é dµi c¸c c¹nh lµ : a34 = 24,62m ; a35 = 20,4 m ; a45 = 38 m B¸n kÝnh ®­êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c ®i qua 3 ch©n cét bÊt k× ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc Hª r«ng:

: lµ nöa chu vi cña tam gi¸c. a,b,c: lµ ®é dµi c¸c c¹nh cña tam gi¸c.
=
Tõ ®ã :
=
§é cao t¸c dông ®Ó nhãm cét (3),(4),(5) b¶o vÖ ®­îc hoµn toµn phÇn diÖn tÝch giíi h¹n bëi 3 ®Ønh cét ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : ha ( D/8 =
= 5,23 m c. XÐt nhãm cét (1),(5),(3) Nhãm 3 cét nµy h×nh thµnh mét tam gi¸c th­êng cã ®é dµi c¸c c¹nh lµ : a15 = 22,85 m ; a13 = 16,25 m ; a35 = 20,4 m B¸n kÝnh ®­êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c ®i qua 3 ch©n cét bÊt k× ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc Hª r«ng:

: lµ nöa chu vi cña tam gi¸c. a,b,c: lµ ®é dµi c¸c c¹nh cña tam gi¸c.
=
Tõ ®ã :
=
§é cao t¸c dông ®Ó nhãm cét (1),(5),(3) b¶o vÖ ®­îc hoµn toµn phÇn diÖn tÝch giíi h¹n bëi 3 ®Ønh cét ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : ha ( D/8 =
=2,94 m d, XÐt nhãm cét (3), (2), (4) Nhãm 3 cét nµy h×nh thµnh mét tam gi¸c th­êng cã ®é dµi c¸c c¹nh lµ : a23 = 17,9 m ; a34 = 24,62 m ; a42 = 23,56 m B¸n kÝnh ®­êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c ®i qua 3 ch©n cét bÊt k× ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc Hª r«ng:

: lµ nöa chu vi cña tam gi¸c. a,b,c: lµ ®é dµi c¸c c¹nh cña tam gi¸c.
=
Tõ ®ã :
=
§é cao t¸c dông ®Ó nhãm cét (1),(2),(3) b¶o vÖ ®­îc hoµn toµn phÇn diÖn tÝch giíi h¹n bëi 3 ®Ønh cét ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : ha ( D/8 =
=3,32 m e, XÐt nhãm cét (4), (5), (6), (7). Nhãm cét nµy h×nh thµnh mét h×nh ch÷ nhËt cã ®é dµi c¸c c¹nh a67 = 38 m ; a47