tính toán chống sét cho đường dây 220kv

định (3) Nó sẽ cùng với cột thấp (cột 1) hình thành một đôi cột có độ cao bằng
nhau (cột 1 và cột 3)
Khi công trình nằm trên một phạm vi rộng lớn nếu chỉ dùng một vài cột
thu sét thì cột phải rất cao gây nhiều khó khăn cho việc thi công, lắp ráp. Trong
trờng hợp này cần phải có nhiều cột phối hợp bảo vệ (hình 1 - 3) phần ngoài của
phạm vi bảo vệ đợc xác định nh đối với từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách a
7h ) Không cần vẽ phạm vi bảo vệ bên trong đa giác hình thành bởi các cột mà
chỉ kiểm tra điều kiện bảo vệ an toàn. Vật có độ cao h
x
nằm trong đa giác sẽ đợc
bảo vệ nếu thoả mãn điều kiện
D 8 (h - h
x
) = 8 h
a
Trong đó: D đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi 3 cột
thu sét.
h
a
: độ cao hiện dụng của cột thu sét.
h
a
= h - h
x
tức là phần cột cao vợt hơn độ cao h
x
Khi các cột vợt quá độ cao 30m điều kiện bảo vệ đợc hiệu chỉnh theo
công thức
D 8(h - h
x
) P = 8 h
a
P
Trong đó: P là hệ số hiệu chỉnh: P =
h
5,5
5

D
O
a
Hình 1-3

2/ Tính toán các phơng án bảo vệ.
Ta phải tính toán phạm vi bảo vệ của từng nhóm cột để từ đó tìm ra độ
cao của các cột thu sét có thể đảm bảo an toàn cho trạm biến áp.
Xác định chiều cao tác dụng h
a
của các nhóm cột dựa theo điều kiện sau
D

8(h - h
x
) = 8 h
a
( Đã diễn giải ở 1-5)
Khi sét nhóm cột gồm 3 cột hợp với nhau thành một tam giác có 3 cạnh
là a, b và c thì D đợc tính:
Trong đó: P là nửa chu vi tam giác ABC
Sau khi tính toán độ cao tác dụng h
a
chung cho cả trạm ta lấy h
a
cộng với
độ cao của vật cần bảo vệ để đợc độ cao h của cột thu sét.
Bán kính bảo vệ của cột thu lôi
Nếu h
x
>
h
3
2
thì r
x
=0,75 h (1-
h
h
x
8,0
) (1-7)
Nếu h
x

h
3
2
thì r
x
=1,5 h (1-
h
h
x
8,0
) (1-8)
Trong đó:
r
x
phạm vi bảo vệ của cột thu lôi
h
x
chiều cao của vật cần bảo vệ
h chiều cao của cột thu sét.
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai cột cao bằng nhau là h
o
a khoảng cách giữa hai cột
Tại độ cao h
x
đó bán kính bảo vệ dọc theo đờng nối giữa hai cột đợc tính
theo công thức
Nếu h
x
>
0
3
2
h
thì r
0x
=0,75 h
0
(1-
0
h
h
x
) (1-9)
Nếu h
x

0
3
2
h
thì r
0x
=1,5 h
0
(1-
0
8,0 h
h
x
) (1-10)
6

( )
61
2
.,
-(m)
)(p-c)p(p-a)(p-b
cba
D=
2
a+b+c
p=
7
a
-h=h
o

A/ Phơng án I.
Sơ đồ bố trí cột thu lôi nh hình vẽ (1- 4) Ta có 13 cột thu sét.
I/ Tính phạm vi bảo vệ của các nhóm cột
1/ Xét nhóm cột 1, 3, 4:
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác vuông có các cạnh là:
+ Cạnh (13) = 60 m
+ Cạnh (34) = 40 m
Đờng tròn ngoại tiếp hình tam giác này có đờng kính là:
D =
22
40+60
= 72,11 (m)
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu sét để diện tích tam giác 1,3,4 đợc bảo
vệ là:
h
a

8
D
=
8
11,72
= 9,01 (m)
2/ Xét nhóm cột 1, 2, 4:
Nhóm cột này có khoảng cách giữa các cột là:
+ Cạnh (14) = 72,11 (m)
+ Cạnh (12) = 64 (m)
+ Cạnh (24) =
22
40+60
= 64,62 (m)
Ta có kích thớc của p.
p =
( )
m365,100
2
62,646411,72
=
++
7

2
a+b+c
p=
)6,64-365,100)(64-365,100)(11,72-365,100(365,1002
62,64.64.11,72

2

=
)(p-c)p(p-a)(p-b
cba
D=

Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột là
D = 77,66 (m).
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu sét để diện tích tam giác 1, 2, 4 đợc bảo
vệ là
h
a

m
D
7,9
8
66,77
8
==
3/ Xét nhóm cột 2, 4, 5:
Nhóm cột này có khoảng cách giữa các cột là
+ Cạnh (24) = 64,62 (m)
+ Cạnh (45) = 40 (m)
+ Cạnh (25) =
09,62=16+60
22
(m)
Ta có kích thớc của P là.
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột là
D = 67,75 (m)
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu xét để diện tích tam giác 2, 4, 5 đợc bảo
vệ là
h
a

( )
m
D
47,8
8
25,71
8
==
4/ Xét nhóm cột 2, 5, 8:
Nhóm cột này có khoảng cách giữa các cột là.
8

(
)
m
a+b+c
p= 355,83=
2
09,62+40+62,64
=
2
)09,62-355,83)(40-355,83)(62,64-355,83(355,832
09,62.40.62,64
2

=
)(p-c)p(p-a)(p-b
cba
D=

+ Cạnh (28) = 46 (m)
+ Cạnh (25) = 62,09 (m)
+ Cạnh (58) =
(
)
m11,72=40+60
22
Ta có kích thớc của P là
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột là
D = 75,38 (m)
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu xét để diện tích tam giác 2, 5, 8 đợc bảo
vệ là
h
a

(
)
m
D
42,9=
8
38,75
=
8
5/ Xét nhóm cột 5, 8, 10:
Nhóm cột này có khoảng cách giữa các cột là.
+ Cạnh (58) = 72,11 (m)
+ Cạnh (510) = 54 (m)
+ Cạnh (810) =
(
)
m61.61=14+60
22
Ta có kích thớc của P là
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột là
D = 74,04 (m)
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu xét để diện tích tam giác 5, 8,10 đợc
bảo vệ là
9

)(1,90=
2
11,72+09,62+46
=
2
m
a+b+c
p=
)1,72-1,90)(09,62-1,90)(46-1,90(1,902
11,72.09,62.46
2

=
)(p-c)p(p-a)(p-b
cba
D=
)(86,93=
2
61,61+54+11,72
=
2
m
a+b+c
p=
)61,61-86,93)(54-86,93)(11,72-86,93(86,932
61,61.54.11,72

2

=
)(p-c)p(p-a)(p-b
cba
D=

h
a

(
)
m
D
25,9=
8
04,74
=
8
6/ Xét nhóm cột 8, 9, 10:
Nhóm cột này có khoảng cách giữa các cột là.
+ Cạnh (89) = 64 (m)
+ Cạnh (810) = 61,61 (m)
+ Cạnh (910) =
(
)
m1,78=60+50
22
Ta có kích thớc của P là
Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột là
D = 80,198 (m)
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu xét để diện tích tam giác 8, 9, 10 đợc
bảo vệ là
h
a

(
)
m
D
02,10=
8
198,80
=
8
7/ Xét nhóm cột 9, 10, 11:
Nhóm cột này tạo thành hình tam giác vuông có các cạnh là
+ Cạnh (911) = 60 (m)
+ Cạnh (1011) = 50 (m)
Đờng tròn ngoại tiếp hình tam giác này có đờng kính là:
D =
(
)
m1,78=50+60
22
Chiều cao tối thiểu h
a
của cột thu xét để diện tích tam giác 9, 10, 11 đợc
bảo vệ là
h
a

(
)
m
D
76,9=
8
1,78
=
8
8/ Xét nhóm cột 3, 4, 6
10

)(855,101=
2
1,78+61,61+64
=
2
m
a+b+c
p=
)1,78-855,101)(61,61-855,101)(64-855,101(855,1012
1,78.61,61.64
2

=
)(p-c)p(p-a)(p-b
cba
D=

Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 1, 3, 4.
Nên
D = 72,11 (m)
h
a
9,01 (m)
9/ Xét nhóm cột 4, 6, 7.
Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 1, 2, 4.
Nên
D = 77,66 (m)
h
a
9,7 (m)
10/ Xét nhóm cột 4, 5, 7.
Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 2, 4, 5.
Nên
D = 67,75 (m)
h
a
8.47 (m)
11/ Xét nhóm cột 5, 7, 12.
Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 2, 5, 8.
Nên
D = 75,38 (m)
h
a
9,42 (m)
12/ Xét nhóm cột 5, 10, 12.
Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 5, 8,
10. Nên
D = 74,04 (m)
h
a
9,25 (m)
13/Xét nhóm cột 10, 12, 13.
Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 8, 9,
10. Nên
D = 80,198 (m)
h
a
10,02 (m)
11


14/ Xét nhóm cột 10, 11, 13.
Nhóm cột này có kích thớc các cạnh tơng ứng và bằng nhóm cột 9, 10,
11. Nên
D = 78,14 (m)
h
a
9,76 (m)
Với các thông số tính toán ta có bảng (1-1)
Các nhóm cột D (m)
h
a
(m)
1 - 3 - 4 72,11 9,01
1 - 2 - 4 77,66 9,7
2 - 4 - 5 67,75 8,47
2 - 5 - 8 75,38 9,42
5 - 8 - 10 74,04 9,25
8 - 9 - 10 80,198 10,02
9 - 10 - 11 78,1 9,76
3 - 4 - 6 72,11 9,01
4 - 6 - 7 77,66 9,7
4 - 5 - 7 67,75 8,47
5 - 7 - 12 75,38 9,42
5 - 10 - 12 74,04 9,25
10 - 12 - 13 80,198 10,01
10 - 11 - 13 78,1 9,76
Qua bảng thống kê trên ta thấy h
a
= 10,02 là lớn nhất. Do vậy ta chọn độ
cao tác dụng chung cho các cột là: h
a
10,02 (m)
II/ Tính độ cao h của các cột thu lôi.
+ Phía 220 kv
Độ cao lớn nhất cần đợc bảo vệ là 16 m
Độ cao các cột thu lôi phía 220kv là:
h = h
a
+ h
x
= 10,02+ 16 = 26,02 (m)
Để cho các cột thu lôi không phải làm việc ở trạng thái căng ta nâng độ
cao lên đến 27 m.
+ Phía 110 kv
Độ cao lớn nhất cần đợc bảo vệ là xà cao11 m
Độ cao các cột thu lôi phía 110kv là:
12


h = h
a
+ h
x
= 11+ 10,02 = 21,02 (m)
Để cho các cột thu lôi không phải làm việc ở trạng thái căng ta nâng độ
cao lên đến 22m.
III/ xác định phạm vi bảo vệ giữa hai cột.
1/ Xét đôi cột 1 - 2.
Đây là hai cột cao 27 m
Có khoảng cách giữa hai cột a = 64 m
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai cột là:
h
o
= h -
85,17=
7
64
-27=
7
a
(m)
Bán kính r
ox
ứng với độ cao h
x
= 16 m >
)(91,11=
3
2
0
mh
)(38,1
85,17
16
185,17.75,0
175,0
0
0
m
h
h
hr
x
ox
=






=








=
2/ Xét đôi cột 1 - 3.
Đây là hai cột cao 27 m
Có khoảng cách giữa hai cột a = 60 m
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai cột là:

)(42,18
7
60
27
7
0
m
a
hh
===
Bán kính r
ox
ứng với độ cao h
x
= 16 m >
)(28,12=
3
2
0
mh
r
ox
= 0,75 h
o
(1-
81,1)
18,42
16
-1(42,18.75,0)
0
==
h
h
x
(m)
3/ Xét đôi cột 2 - 8:
Đôi cột này có khoảng cách giữa hai cột là 46m.Là hai cột cao không
bằng nhau 27m và 22m.
(*) Khi trờng hợp có hai cột cao không bằng nhau. Trờng hợp này ta kẻ
một đờng thẳng từ đỉnh cột thấp sang ngang gặp đờng sinh cao ở đâu thì điểm
13


đó coi là một cột thu sét giả định hợp với cột thấp thành một đôi cột cao bằng
nhau.
Khoảng cách giữa hai cột là a.
Vậy thì khoảng cách từ cột thấp tới cột giả định là a
'
và từ cột giả định tới
cột cao có một khoảng cách x nào đó và x = a - a
'
hay a
'
= a - x
Vậy khoảng cách giả định x là.
)h-(
+1
6,1
=
21
1
2
h
h
h
x

Trong đó: h
1
là độ cao cột cao
h
2
là độ cao cột thấp.
+ Vậy khoảng cách giả định x (Bán kính bảo vệ của cột cao với độ cao
bằng độ cao cột thấp )
4,4(m)=22)-27(
27
22
+1
6,1
=x
Khoảng cách từ cột thấp tới cột giả định là a
'

a
'
= a - x = 46 - 4,4 = 41,6 (m)
Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai cột
h
0
= 22 -
06,16=
7
41,6
-22=
7
'
a
(m)
(+ ) Với h
x
= 16 m >
)(7,10=
3
2
0
mh
)
h
h
-1(75,0
0
x
0
hr
ox
=
)(045,0
06,16
16
106,16.75,0 mr
ox
=






=
(+ ) Với h
x
= 11 m >
)(7,10=
3
2
0
mh
)
h
h
-1(75,0=
0
x
0
hr
ox
14

Xem chi tiết: tính toán chống sét cho đường dây 220kv