BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
- 1 -
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP - Trạm biến áp
Trạm biến áp với các số liệu sau:
Cấp điện áp : 220 kV/ 22 kV .
Kích thước trạm biến áp : l1 = 170 m
l2 = 80 m
Chiều cao cần bảo vệ :
Phía điện áp 22kV , hx = 5, 5 m .
Phía điện áp 220kV , hx = 16 m .
Điện trở suất đo được của đất : ρ = 0,9 .10 4 Ω.cm .
Điện trở nối đất cột RC = 10 Ω
Hệ số mùa an toàn : Kmt = 1,5.
Kmc = 1,35.
Hệ số mùa sét : Kmt = 1,25 .
Kmc = 1,1 .
Ta có sơ đồ diện tích mặt bằng của trạm biến áp :
phía 22kV phía 220kV
80m
170m
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
- 2 -
I . Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp :
1 ) Bố trí cột thu sét :
Nguyên tắc chung : dựa vào sự phát triển có hướng của tiên đạo sét ; người ta
dùng các hệ thống thu sét là các cột thu sét có độ cao lớn và điện trở bé để thu hút
các phóng điện sét tạo khu vực an toàn xung quanh nó .
Hệ thống thu sét có bộ phận thu sét là kim thu sét và bộ phận tản dòng điện sét là
hệ thống nối đất .
Dựa vào kích thước trạm biến áp ta bố trí các cột thu sét như hình dưới : theo sơ
đồ kết cấu của trạm thì ta biết được mặt bằng mà chưa biết cụ thể vị trí đặt các
thiết bị trong trạm , với thông tin này ta chỉ cần bố trí cột thu sét sao cho các cột
có thể bảo vệ được phần diện tích mặt bằng của trạm với độ cao hx là được .
phía 22kV phía 220kV
h =5,5m
xh =16m
x
1 3 5
86
2
7
4
9
Phân tích phương án chọn :Trong phạm vi bài tập dài này ta không tiến hành so
sánh các phương án mà chỉ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật là được ; vì hx = 16m phía
điện áp cao nên ta lẽ ra phải đóng thêm cột thu sét phía cao áp nhưng do kích
thước trạm thuộc loại trung bình khi đóng thêm cột thì chiều cao giảm cũng không
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
- 3 -
nhiều trong khi phải thêm kinh phí cho cột thêm . Khi bố trí như vậy vẫn đảm bảo
hiệu quả chống sét ( h < 30 m ) .
a .Phạm vi bảo vệ của các cột 1 ; 2 ; 3; 6; 7; 8:
Đường kính của đường tròn đi qua 4 đỉnh 1 ; 2 ; 6; 7 là:
D =
2 2 2 2
1 2
(( / 4) (42,5 80 )
l l = 90,6 (m )
Do đó để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi hình chữ nhật trên được bảo vệ thì :
D ≤ 8. ha → ha =
90,6
11,3( )
8m
Vì độ cao của vật cần bảo vệ ở phía 22 kV là hx = 5,5 m nên độ cao của các cột
thu lôi trên là : h = hx+ ha = 5,5 + 11,3 = 16,8 ( m ) .
b.Phạm vi bảo vệ của các cột 3; 4; 5; 8; 9; 10:
Xét độc lập với phía hạ áp .
Đường kính của đường tròn đi qua 4 đỉnh 3; 4; 8; 9 là:
D =
2 2 2 2
1 2
(( / 4) (42,5 80 )
l l = 90,6 (m )
Do đó để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi hình chữ nhật trên được bảo vệ thì :
D ≤ 8. ha → ha =
90,6
11,3( )
8m
Vì độ cao của vật cần bảo vệ ở phía 220kV là hx = 16 ( m ) nên độ cao của các cột
thu lôi trên là : h = hx+ ha = 16 + 11,3 = 27,3 ( m )
→ Để đảm bảo cho tính toán vùng bảo vệ được đơn giản và chính xác và đảm bảo
dự trữ cột trong kho là ít chủng loại ta chọn cả 6 cột thu sét cùng độ cao là
h = 27,5 ( m ) .
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
- 4 -
2) Tính toán và vẽ phạm vi bảo vệ cho các cột thu sét :
a. Phần trạm phía điện áp 22kV :
+ ) Bán kính của khu vực bảo vệ của cột thu lôi cao h = 27,5 m ở độ cao cần
bảo vệ hx = 5,5 m là : rx = 1,5h.( 1 - h8,0
hx) = 1,5.27,5,5.( 1 - 5
0,8 27
) = 30,9 m
( Vì hx = 5,5 m ≤ 2h/3 = 18,3 m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 1 – 2 là :
h0 = h – a/7 = 27,5 – 42,5/7 = 21,4 ( m )
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao hx = 5,5 m
là : r0x = 1,5.h0.( 1 -
0
x
h8,0
h ) = 1,5.21,4.( 1 -
5,5
0,8 21,4
) = 21,8 m
( vì hx = 5,5 m ≤ 2h0/3 = 14,3 m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 1 – 6 là :
h0 = h – a/7 = 27,5 – 80/7 = 16,1 ( m )
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao hx = 5m là :
r0x = 1,5.h0.( 1 -
0
x
h8,0
h ) = 1,5. 16,1.( 1 -
5,5
0,8 16,1
) = 13, 8 m
( vì hx = 5m ≤ 2h0/3 = 10,7 m ) .
b. Phần trạm phía điện áp 220kV :
+ ) Bán kính của khu vực bảo vệ của cột thu lôi cao h = 27,5 m ở độ cao cần
bảo vệ hx = 16m là : rx = 1,5h.( 1 - h8,0
hx) = 1,5.27,5.( 1 -
16
0,8 27,5
) = 11,3 m
( Vì hx = 16m ≤ 2h/3 = 18,3 m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 3 – 4 là :
h0 = h – a/7 = 27,5 – 42,5/7 = 21,4 ( m )
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
- 5 -
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao hx = 16m là
r0x = 0,75.h0.( 1 -
0
x
h
h ) = 0,75. 21,4.( 1 -
16
21,4
) = 4,1 m
( vì hx = 16m > 2h0/3 = 14,3m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 5 – 10 là :
h0 = h – a/7 = 27,5 – 80/7 = 16,1 ( m )
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao hx = 16m là
r0x = 0,75.h0.( 1 -
0
x
h
h ) = 0,75. 16,1.( 1 -
16
16,1
) = 1,3 m
( vì hx = 16m > 2h0/3 = 10,7 m ) .
Các nhóm hai cột khác tính tương tự như các trường hợp trên .
Từ các số liệu tính toán về phạm vi bảo vệ của các cột thu sét ở trên ta có bản vẽ
phạm vi bảo vệ như hình bên .
Phía 22kV Phía 220kV
135
8
6
24
9
710
R30,9
R4,1
R21,8
R1,3
R11,3
h
x
=5,5m h
x
=16m
R13.8