Đồ án Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220kV

lập thường đắt hơn nên chỉ dùng khi không tận dụng được độ cao khác. Nếu đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối điện ngoài trời và dùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối của trạm đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung vào hệ thống nối đất của trạm. Vì vậy khi sét đánh vào dây thu lôi hay vào dây chống sét thì toàn bộ dòng điện sét sẽ đi vào hệ thống nối đất của trạm và do đó làm tăng thế của các thiết bị được lối đất chung với hệ thống nối đất của trạm. Độ tăng đó lớn thì có thể gây nên nguy hiểm cho các thiết bị ấy, do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt cột thu lôi trên các công trình trong trạm hoặc dùng dây chống sét ở trong trạm. Khi thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp và nhà máy điện ngoài các yêu cầu kỹ thuật còn phải chú ý đến các mặt kinh tế và mỹ thuật. III.2 Các yêu cầu kỹ thuật : Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ 110 kV trở lên do có mức cách điện cao nên có thể đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của các kết cấu trên đó có đặt côt thu lôi phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét Is khuếch tán vào trong đất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số của điện trở nối đất. Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây của máy biến áp, vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa 2 điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15 m. Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110 kV trở lên phải thực hiện các yêu cầu sau: + Ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ xung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không được quá 4 Ω (ứng với dòng điện tần số công nghiệp). + Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi và bộ phận mang điện không được bé hơn chiều dài của chuỗi sứ. Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấp điện áp 110 kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện. Khi dùng cột thu lôi độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu lôi đến vật được bảo vệ. Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây dẫn điện đến đèn vào ống chì và chôn vào trong đất. Có thể nối dây chống sét bảo vệ đoạn đến trạm vào hệ thống nối đất của trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của trạm đến điểm nối đất của máy biến áp lớn hơn 15 m. Để đảm bảo về mặt cơ tính và để chống ăn mòn cần phải theo đúng qui định về loại vật liệu, tiết diện dây dẫn dùng trên mặt đất và dưới đất: Loại vật liệu Dây dẫn dòng điện sét dùng trên mặt đất Dây dẫn dòng điện sét dùng dưới đất Thép mạ tròn Φ 8 mm Φ 10 mm Thép dẹt mạ kẽm 20x2,5 mm 30x3,5 mm Cáp thép Không được dùng Không được dùng Thanh đồng tròn Φ 8 mm Φ 8 mm Thanh đồng dẹt 20x2,5 mm 20x2,5 mm Dây đồng xoắn Không được dùng Không được dùng Thanh nhôm tròn Không được dùng Không được dùng III.3 Đặc điểm về kết cấu côt thu lôi: Trong nhưng điều kiện cho phép, như trên đã nói, nếu tận dụng được các độ cao của các công trình trong trạm như các xà để làm giá đỡ cho cột thu lôi. Ví dụ đối với các trạm biến áp 110 kV trở lên thì cột thu lôi thường đặt trên các xà và để nối cột thu lôi với hệ thống nối đất thì dùng ngay xà ấy nếu là xà sắt hay dùng cốt sắt ở bên trong nếu là cột bê tông cốt sắt. Đối với cột thu lôi độc lập nếu: + Độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m thì dùng các ống kim loại ghép lại. + Độ cao h lớn hơn 20 m thì dùng loại kết cấu kim loại kiểu mạng để làm giá đỡ bộ phận thu sét. Nhưng kinh tế nhất là dùng cột thu lôi có giá đỡ bằng gỗ nếu như độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m và giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép đối với cột thu lôi cao quá 20 m, khi đó nên tận dụng cốt thép của cột làm dây dẫn dòng điện sét từ phần thu sét đến hệ thống nối đất. Trong trường hợp dùng giá đỡ bằng gỗ phải dùng dây dẫn riêng đặt dọc theo giá đỡ. Cột thu lôi được thiết kế để làm việc ở trạng thái tự do không được làm việc ở trạng thái căng. Khi chọn tiết diện các phần tử của cột thu lôi dựa trên sự phát nóng của chúng và trong trong tính toán có thể bỏ qua sự tản nhiệt ra môi trường xung quanh. Kích thước tiêu chuẩn của một số loại kim thu sét: + Kim bằng thép tròn: Chiều cao có ích ha (mm) Đường kính nhỏ nhất (mm)  200 ~ 1000 12 1000 ~ 2000 16 2000 ~ 3000 19 + Kim bằng thép ống: Chiều cao có ích ha (mm) Đường kính nhỏ nhất (mm)  2000 ~ 3000 16 3000 ~ 4000 22 4000 ~ 5000 25 III.4 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi: III.4.1 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 mặt ngoài hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình. (3-1) Để rễ dàng thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hóa, được tính theo công thức sau: + Nếu thì (3-2) + Nếu thì (3-3) Hình 3-1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập Chú ý các công thức trên chỉ đúng khi cột thu lôi cao dưới 30 m. Hiệu quả của cột thu lôi cao quá 30 m có giảm sút do độ cao định hướng của sét giữ hằng số. Có thể dùng các công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhưng phải hiệu chỉnh kết quả bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp. III.4.2 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi: Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi thì lớn hơn nhiều so với phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột đơn cộng lại. Nhưng để hai cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa chúng phải thỏa mãn điều kiện a < 7h. + Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có cùng độ cao: Khi hai cột thu lôi có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách a (a < 7h) thì độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0 được tính như sau: => Hình 3-2 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi cùng độ cao Các phần bên ngoài giống như các trường hợp một cột còn phần bên trong được giới hạn bởi vòng tròn đi qua 3 điểm hai đỉnh cột và điểm ở giữa có độ cao h0, mặt cắt thẳng đứng theo mặt phẳng vuông góc đặt giữa hai cột của phạm vi bảo vệ được vẽ giống như một cột có độ cao h0, từ hai mặt cắt này có thể vẽ được phạm vi bảo vệ của các mức cao khác nhau. Khi độ cao vượt qúa 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ cao h0 cũng được tính theo . + Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi không cùng độ cao: Cách vẽ phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có chiều cao khác nhau được trình bày như hình vẽ. Trước tiên ta vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao sau đó qua đỉnh cột thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3 điểm này được xem là đỉnh cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau với khoảng cách a’. Hình 3-3 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi không cùng độ cao Cột thấp hơn có độ cao h2 và cột cao hơn có độ cao h1. - Khi h2 > thì: a' = a - Khi h2 < thì: a' = a Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0 được tính như sau: => Khi độ cao vượt qúa 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ cao h0 cũng được tính theo . + Phạm vi bảo vệ của nhóm cột thu lôi: Khi công trình cần được bảo vệ chiếm khu vực rộng lớn, nếu chỉ dùng một vài cột thu lôi thì phải rất cao gây nhiều khó khăn cho thi công, lắp ráp. Trong các trường hợp này sẽ dùng nhiều cột phối hợp bảo vệ. Phần ngoài của phạm vi bảo vệ được xác định như của từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách , không cần vẽ phạm vi bảo vệ bên trong đa giác hình thành bởi các cột thu lôi mà chỉ kiểm tra điều kiện an toàn. Vật có độ cao hx nằm trong đa giác sẽ được bảo vệ nếu thỏa mãn điều kiện: Trong đó: D: là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu lôi. ha: là độ cao hiệu dụng của cột thu lôi, là phần cột vượt cao hơn so với mức cao hx. Nếu độ cao vượt qua 30 m cần hiệu chỉnh theo: III.5 Trình tự tính toán: Số liệu tính toán bảo vệ sét đánh trực tiếp: Biên độ dòng điện sét Is = 150 kA. Độ dốc của dòng điện sét 30 kA/μs. Điện cảm đơn vị của cột thu lôi L0 =1,7 μH/m. Cường độ điện trường cho phép trong không khí là: Ecpk= 500kV/m. Cường độ điện trường cho phép trong đất là: Ecpd = 300kV/m . Trình tự hành: Xem xét toàn bộ các cột thu lôi ở những vị trí đã chọn. Tính độ cao tác dụng ha của các cột xác định đường kính D vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột (hoặc ngoại tiếp tứ giác). Để cho toàn bộ diện tính giới hạn bởi tam giác (hoặc tứ giác ấy) được bảo vệ thì . Lấy chung một độ cao tác dụng lớn nhất cho toàn trạm. Tính độ cao h của cột thu lôi: h = ha + hx, Trong đó : hx độ cao của vật được bảo vệ. Kiểm tra lại khả năng bảo vệ đối với các vật nằm ngoài phạm vi bảo vệ : + Tính bán kính bảo vệ của một cột thu lôi: Nếu thì Nếu thì + Tính bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi: Tính độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0: a là khoảng cách giữa 2 cột thu lôi Tính rx như trên theo độ cao h0. Vẽ các khu vực bảo vệ theo kích thước đã tính. Kiểm tra lại nếu có vật được bảo vệ nào nằm ngoài khu vực bảo vệ thì cần phải tăng độ cao cột thu lôi hoặc bố trí thêm cột và tính toán theo trình tự trên. Nếu dùng cột thu lôi độc lập thì phải kiểm tra khoảng cách giữa cột thu lôi đến các bộ phận của trạm, phải tính khoảng cách trong không khí Sk và khoảng cách trong đất Sd. Cho là sóng dòng điện có dạng xiên góc với độ dốc trung bình là: = a Khi sét đánh vào cột thu lôi thì điện thế tại điểm cách mặt đất một đọan l0 bằng chiều cao của vật được bảo vệ là: Trong đó: Is – là biên độ dòng điện sét Rđ – là điện trở nối đất xung kích của cột thu lôi L – điện cảm phần dây dẫn có chiều dài l0 : L= L0l0 Để tránh hiện tượng phóng điện từ cột thu lôi sang vật bảo vệ có độ cao l0 thì yêu cầu. Trong đó Vpđ là điện áp phóng điện xung kích của cách điện của vật được bảo vệ. Để thực hiện yêu cầu trên thì khoảng cách trong không khí Sk giữa vật được bảo vệ và cột thu lôi phải: Mặt khác do có dòng điện Is đi vào Rđ của cột thu lôi cho nên để tránh phóng điện từ hệ thống nối đất của cột đến vật ở trong đất thì yêu cầu: III.6 Các phương án bối trí hệ thống thu sét: Số liệu dùng để tính toán: - Trạm phân phối 220 kV có diện tích là: 77,5 x 154 m, Độ cao các thanh xà là 17 m và 11m. - Trạm phân phối 110 kV có diện tích là: 61,5 x 137 m. Độ cao các thanh xà là 11m và 8 m. III.6.1 Phương án 1 bố trí cột như hình vẽ 3-4: Phía 220 kV bố trí 15 (cột 1 đến cột 15) cột đặt trên xà bên trong trạm. Phía 110 kV bố trí 5 (cột 16 đến cột 20) cột đặt trên xà bên trong trạm. Xác định độ cao hiệu dụng của các cột thu sét: Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột chống sét trên mặt bằng bản vẽ coi những nhóm cột đó như những đa giác hình học, từ đó xác định được bán kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đó. Bên phía 220 kV ta có: - Xét nhóm cột (1, 7, 8) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = L1-7 = 38 m b = L1-8 = 33 m c = L7-8 = 37,6 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = =42 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) Hình 3-4 Bố trí hệ thống cột chống sét phương án 1 - Xét nhóm cột (8, 9, 10) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 34 m b = 53,7 m c = 53,7 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = =56,6 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (7, 8, 10) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 37,6 m b = 53,7 m c = 37,1 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = ==53,7(m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (2, 7, 10) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 24 m b = 50 m c = 37 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = =52,6 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (1, 2, 7) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 51 m b = 38 m c = 24 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = =53,8 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (2, 6, 10) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 38 m b = 50 m c = 47,4 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = =53 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (5, 11, 12) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 47,4 m b = 38 m c = 50 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 53 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (9, 10, 13) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 53,8 m b = 31,5 m c = 46,9 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 54 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (10, 13, 14) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 46,9 m b = 44,5 m c = 41,6 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 51,4 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (10, 11, 14) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 41,6 m b = 41,6 m c = 34 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 45,6 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (11, 14, 15) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 41,6 m b = 41,6 m c = 34 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 45,6 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (11, 12, 15) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 41,6 m b = 38 m c = 27 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 42,6 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (2, 3, 6) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác vuông có cạnh huyền bằng đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác : D = 38 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (6, 10, 11) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác vuông có cạnh huyền bằng đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác : D = 47,4 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (6, 5, 11) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác vuông có cạnh huyền bằng đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác : D = 47,4 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (3, 4, 5,6) ta có: Nhóm 4 cột này tạo thành một hình chữ nhật có đường chéo bằng đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác : D = 38 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 4 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) Phía 110 kV : - Xét nhóm cột (13, 16, 17) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 36,6 m b = 49,2 m c = 40 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 50 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (13, 14, 17) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 44,5 m b = 49,2 m c = 37,6 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 51,4 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (14,17,18) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 46,2 m b = 40 m c = 37,6 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 48,3 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (14,15,18) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 46,2 m b = 36,3 m c = 34 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 46,6 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (15, 18, 20) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 37,5 m b = 36,3 m c = 46 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 47 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (15, 12, 20) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác có các cạnh là: a = 37,5 m b = 27 m c = 38,9 m Ta có nửa chu vi của tam giác tạo bởi nhóm cột trên là: (m) Vậy đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác là: D = = = 40,8 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) - Xét nhóm cột (18, 19, 20) ta có: Nhóm 3 cột này tạo thành một tam giác vuông có cạnh huyền bằng đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác: D = 47,4 (m) Độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha để nhóm 3 cột trên bảo vệ được hoàn toàn diện tích của chúng phải thỏa mãn: (m) Nhóm cột a b c p D ha Nhóm đa giác Trạm 220 kV 1,7,8 33 38 37,6 54,3 42 5,25  Tam giác 8,9,10 34 53,7 53,7 70,7 56,6 7,08  Tam giác 7,8,10 38 53,7 37,1 64,2 53,7 6,72  Tam giác 1,2,7 51 38 24 56,5 53,8 6,73  Tam giác 2,7,10 24 50 37 55,5 52,6 6,58  Tam giác 2,6,10 38 50 47,4 67,7 53 6,62  Tam giác 2,3,6 38 4,75 Tam giác vuông 6,10,11 47,4 5,93 Tam giác vuông 6,5,11 47,4 5,92 Tam giác vuông 5,11,12 47 38 50 67,7 53 6,62  Tam giác 3,4,5,6 0 38 4,75 Hình chữ nhật 9,10,13 54 31,5 46,9 66,1 54 6,76  Tam giác 10,13,14 47 44,5 41,6 66,5 51,4 6,42  Tam giác 10,14,11 42 34 41,6 58,6 45,6 5,7  Tam giác 11,14,15 42 34 41,6 58,6 45,6 5,7  Tam giác 11,12,15 42 38 27 53,3 42,6 5,33  Tam giác Trạm 110 kV 13,16,17 37 49,2 40 62,9 50 6,25  Tam giác 13,14,17 45 49,2 37,6 65,7 51,4 6,43  Tam giác 14,17,18 46 40 37,6 61,9 48,3 6,04  Tam giác 14,15,18 46 36,3 34 58,3 46,6 5,83  Tam giác 15,18,20 38 36,3 46 59,9 47,2 5,9  Tam giác 15,12,20 38 27 38,9 51,7 40,9 5,11  Tam giác 18,19,20 47,4 5,93 Tam giác vuông Qua tính toán cụ thể độ cao tác dụng cho từng nhóm cột ta nhận thấy: Đối với trạm 220 kV thì hamax = 7,08 m vì ta chọn ha chung cho cả trạm nên chọn ha chung cho cả trạm 220 kV là 7,5 m. Đối với trạm 110 kV thì ta chọn hamax = 7 m cho cả trạm. Nhưng đối với trạm 110 kV thì khi ta chọn độ cao của hệ thống chống sét cũng cần kiểm tra khả năng bảo vệ của nó với các thanh xà và thanh cái cao 8 m nằm ngoài vùng bảo vệ. Vùng bảo vệ ngoài của 2 cột 16, 17 (2 cột 17,18 va 2 cột 18,19) phải bảo vệ được độ cao 8 m của thanh cái cho nên cao độ phải thỏa mãn: => (m) => h = 15,3+ (m) Phía 220 kV cần bảo vệ cho độ cao lớn nhất là hx = 17 m cho nên độ cao của cột thu sét phía 220 kV là: h = ha+hx = 17 + 7,5 = 24,5 (m) Phía 110 kV kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn độ cao của cột thu sét là 21,5 m. Tính bán kính bảo vệ của 1 cột thu lôi: Bên phía 220 kV bảo vệ bằng cột thu lôi cao 24,5 m và các độ cao cần bảo vệ là 17 m và 11 m Ta có: (m) - Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 17 m > 16,3 m là: (m) - Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 11 m < 16,3 m là: (m) Bên phía 110 kV bảo vệ bằng cột thu lôi cao 21,5 m và các độ cao cần bảo vệ là 11 m và 8 m Ta có: (m) - Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 11 m < 14,3 m là: (m) - Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 8 m < 14,3 m là: (m) Tính bán kính bảo vệ ở khu vực giữa 2 cột xung quanh trạm: - Xét cặp cột 1, 2 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 51 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 2, 3 , cặp cột 3,4, cặp cột14, 15 và cặp cột 8, 9 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 34 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 4,5 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 17 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 5, 12 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 50 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 1, 8 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 33 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 9, 13 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 31,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 13, 14 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 45 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 12, 15 ta có: h1= h2 = 24,5 m, a = 24 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 17 m: hx = 17 m > m Nên (m) + Độ cao 11 m: hx = 11 m < m Nên (m) Bên phía 110 kV ta chỉ phải tính bán kính bảo vệ với chiều cao 11 m và 8 m. - Xét cặp cột 13, 16 ta có: h1= 24,5 m h2 = 21 m a = 37 m Hai cột này có chiều cao khác nhau và h2 > h1 nên ta có : a' = a= (m) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 11 m: hx = 11 m > m Nên (m) + Độ cao 8 m: hx =8 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 12, 20 ta có: h1= 24,5 m h2 = 21 m a = 38,9 m Hai cột này có chiều cao khác nhau và h2 > h1 nên ta có : a' = a= (m) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: + Độ cao 11 m: hx = 11 m > m Nên (m) + Độ cao 8 m: hx =8 m < m Nên (m) - Xét cặp cột 16, 17, cặp cột 17,18 và cặp cột 18,19 ta có: h1= h2 = 21 m, a = 40 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: (m) Bán kính củ