Thiết kế bảo vệ chống sét trạm biến áp

Đ ÁN T T NGHI P K THU T ĐI N CAO ÁPỒ Ố Ệ Ỹ Ậ Ệ

M C L CỤ Ụ

M C L CỤ Ụ ......................................................................................................................1L I M Đ UỜ Ở Ầ ...............................................................................................................2Ch ng 1. THI T K H TH NG B O V CH NG SÉT CHO TR M BI N ÁPươ Ế Ế Ệ Ố Ả Ệ Ố Ạ Ế 3

1.1. M đ uở ầ ...............................................................................................................31.2. Các yêu c u k thu t đ i v i h th ng ch ng sét đánh th ngầ ỹ ậ ố ớ ệ ố ố ẳ .........................31.3. Ph m vi b o v c a c t thu sét và dây ch ng sétạ ả ệ ủ ộ ố .............................................41.4. Mô t tr m bi n áp c n b o vả ạ ế ầ ả ệ......................................................................101.5. Tính toán các ph ng án b o v ch ng sét đánh th ng cho tr m bi n ápươ ả ệ ố ẳ ạ ế ....101.6. So sánh và t ng k t ph ng ánổ ế ươ ........................................................................26

Ch ng 2. THI T K H TH NG N I Đ Tươ Ế Ế Ệ Ố Ố Ấ ..........................................................272.1. M đ uở ầ .............................................................................................................272.2. Các yêu c u kĩ thu tầ ậ .........................................................................................272.3. Lý thuy t tính toán n i đ tế ố ấ ...............................................................................292.4. Tính toán n i đ t an toànố ấ ..................................................................................342.5. N i đ t ch ng sétố ấ ố .............................................................................................392.6. K t lu nế ậ ............................................................................................................51

CH NG 3. B O V CH NG SÉT Đ NG DÂYƯƠ Ả Ệ Ố ƯỜ ..............................................523.1. M đ u. ở ầ ...........................................................................................................523.2. Ch tiêu b o v ch ng sét đ ng dây. ỉ ả ệ ố ườ ............................................................523.3. Tính toán ch tiêu b o v ch ng sét đ ng dây.ỉ ả ệ ố ườ .............................................58

CH NG 4. B O V CH NG SÉT TRUY N VÀO TR M BI N ÁP T PHÍAƯƠ Ả Ệ Ố Ề Ạ Ế Ừ Đ NG DÂY 220 KVƯỜ ...............................................................................................84

4.1 Khái ni m chung.ệ ..............................................................................................844.2. Ph ng pháp tính toán đi n áp trên cách đi n c a thi t b khi có sóng truy nươ ệ ệ ủ ế ị ề vào tr m.ạ ..................................................................................................................854.3. Tính toán khi có sóng quá đi n áp truy n vào tr mệ ề ạ ........................................904.4. Nh n xét.ậ ...........................................................................................................994.6. K t qu tính toán b ng ATP.ế ả ằ .........................................................................109

TÀI LI U THAM KH OỆ Ả ..........................................................................................114

TR N TÂN ANH HTĐ4-K48 Ầ 1


L I M Đ UỜ Ở Ầ

Là m t sinh viên đang h c t p và rèn luy n t i tr ng đ i h c Báchộ ọ ậ ệ ạ ườ ạ ọ

Khoa Hà N i, em c m th y m t ni m t hào và đ ng l c to l n cho s phátộ ả ấ ộ ề ự ộ ự ớ ự

tri n c a b n thân trong t ng lai. Sau năm năm h c đ i h c, d i s chể ủ ả ươ ọ ạ ọ ướ ự ỉ

b o, quan tâm c a các th y cô, s n l c c a b n thân, em đã thu đ cả ủ ầ ự ỗ ự ủ ả ượ

nh ng bài h c r t b ích, đ c ti p c n các ki n th c khoa h c kĩ thu t tiênữ ọ ấ ổ ựơ ế ậ ế ứ ọ ậ

ti n ph c v cho lĩnh v c chuyên môn mình theo đu i. Có th nói, nh ng đế ụ ụ ự ổ ể ữ ồ

án môn h c, bài t p l n hay nh ng nghiên c u khoa h c mà m t sinh viênọ ậ ớ ữ ứ ọ ộ

th c hi n chính là m t cách th hi n m c đ ti p thu ki n th c và v n d ngự ệ ộ ể ệ ứ ộ ế ế ứ ậ ụ

s d y b o quan tâm c a th y cô. ự ạ ả ủ ầ

Chính vì v y em đã dành th i gian và công s c đ hoàn thành đ án t tậ ờ ứ ể ồ ố

nghi p “ Thi t k b o v ch ng sét cho tr m bi n áp 220/110kV và đ ngệ ế ế ả ệ ố ạ ế ườ

dây 220kV ”này nh m t c g ng đ n đáp công n c a th y cô cũng như ộ ố ắ ề ơ ủ ầ ư

t ng k t l i ki n th c thu đ c sau m t quá trình h c t p và rèn luy n t iổ ế ạ ế ứ ượ ộ ọ ậ ệ ạ

tr ng đ i h c Bách Khoa. ườ ạ ọ

Trong th i gian h c t p cũng nh th i gian th c hi n đ tài t t nghi pờ ọ ậ ư ờ ự ệ ề ố ệ

em luôn nh n đ c s ch b o, đ ng viên t n tình c a các th y cô, gia đìnhậ ượ ự ỉ ả ộ ậ ủ ầ

và các b n, đ c bi t là s h ng d n c a th y giáo Tr n Văn T p đã giúpạ ặ ệ ự ướ ẫ ủ ầ ầ ớ

em hoàn thành t t b n đ này. ố ả ồ

M t l n n a em xin chân thành c m n TS. Tr n Văn T p và các th y,ộ ầ ữ ả ơ ầ ớ ầ

các cô cùng toàn th các b n trong b môn H th ng đi n.ể ạ ộ ệ ố ệ

Sinh viên

TR N TÂN ANHẦ



CH NG 1. THI T K H TH NG B O V CH NGƯƠ Ế Ế Ệ Ố Ả Ệ Ố SÉT CHO TR M BI N ÁPẠ Ế

1.1. M đ uở ầ

H th ng đi n bao g m nhà máy đi n đ ng dây và tr m bi n áp là m tệ ố ệ ồ ệ ườ ạ ế ộ

th th ng nh t. Trong đó tr m ể ố ấ ạ bi n áp là m t ph n t h t s c quan tr ng, nóế ộ ầ ử ế ứ ọ

th c hi n nhi m v truy n t i và phân ph i đi n năng. Do đó khi các thi t bự ệ ệ ụ ề ả ố ệ ế ị

c a tr m b sét đánh tr c ti p thì s d n đ n ủ ạ ị ự ế ẽ ẫ ế nh ng h u qu r t nghiêmữ ậ ả ấ

tr ng không nh ng ch làm h ng đ n các thi t b trong tr m mà còn có thọ ữ ỉ ỏ ế ế ị ạ ể

d n đ n vi c ng ng cung c p đi n toàn b trong m t th i gian dài làm nhẫ ế ệ ừ ấ ệ ộ ộ ờ ả

h ng đ n vi c s n su t đi n năng và các ngành kinh t qu c dân khác. Doưở ế ệ ả ấ ệ ế ố

đó vi c tính toán b o v ch ng sét đánh tr c ti p vào tr m bi n áp đ t ngoàiệ ả ệ ố ự ế ạ ế ặ

tr i là r t quan tr ng. Qua đó ta có th đ a ra nh ng ph ng án b o v tr mờ ấ ọ ể ư ữ ươ ả ệ ạ

m t cách an toàn và kinh t . Nh m đ m b o toàn b thi t b trong tr mộ ế ằ ả ả ộ ế ị ạ

đ c b o v an toàn ch ng sét đánh tr c ti p. ượ ả ệ ố ự ế

Ngoài vi c b o v ch ng sét đánh tr c ti p vào các thi t b trong tr m taệ ả ệ ố ự ế ế ị ạ

cũng ph i chú ý đ n vi c b o v cho các đo n đ ng dây g n tr m và đo nả ế ệ ả ệ ạ ườ ầ ạ ạ

đây dãn n i t xà cu i cùng c a tr m ra c t đ u tiên c a đ ng dây. ố ừ ố ủ ạ ộ ầ ủ ườ

Do đó tùy t ng tr m c th mà ta thi t k h th ng ch ng sét phù h pừ ạ ụ ể ế ế ệ ố ố ợ

và đáp ng nhu c u k thu t cũng nh kinh t c a tr m. ứ ầ ỹ ậ ư ế ủ ạ

1.2. Các yêu c u k thu t đ i v i h th ng ch ng sét đánh th ngầ ỹ ậ ố ớ ệ ố ố ẳ

a) T t c các thi t b b o v c n ph i đ c n m tr n trong ph m vi anấ ả ế ị ả ệ ầ ả ượ ằ ọ ạ

toàn c a h th ng b o v . Tuỳ thu c vào đ c đi m m t b ng tr m và cácủ ệ ố ả ệ ộ ặ ể ặ ằ ạ

c p đi n áp mà h th ng các c t thu sét có th đ c đ t trên các đ cao cóấ ệ ệ ố ộ ể ượ ặ ộ

s n c a công trình nh xà, c t đèn chi u sáng... ho c đ c đ t đ c l p. ẵ ủ ư ộ ế ặ ượ ặ ộ ậ

- Khi đ t h th ng c t thu sét trên b n thân công trình, s t n d ng đ cặ ệ ố ộ ả ẽ ậ ụ ượ

đ cao v n có c a công trình nên s gi m đ c đ cao c a h th ng thu sét.ộ ố ủ ẽ ả ượ ộ ủ ệ ố

Tuy nhiên đi u ki n đ t h th ng thu sét trên các công trình mang đi n làề ệ ặ ệ ố ệ

ph i đ m b o m c cách đi n cao và tr s đi n tr t n c a b ph n n i đ tả ả ả ứ ệ ị ố ệ ở ả ủ ộ ậ ố ấ

bé.



+ Đ i v i tr m bi n áp ngoài tr i t 110 kV tr lên do có cách đi n caoố ớ ạ ế ờ ừ ở ệ

(kho ng cách các thi t b đ l n và đ dài chu i s l n) nên có th đ t c tả ế ị ủ ớ ộ ỗ ứ ớ ể ặ ộ

thu sét trên các k t c u c a tr m. Tuy nhiên các tr c a k t c u trên đó cóế ấ ủ ạ ụ ủ ế ấ

đ t c t thu sét thì ph i n i đ t vào h th ng n i đ t c a tr m phân ph i.ặ ộ ả ố ấ ệ ố ố ấ ủ ạ ố

Theo đ ng ng n nh t và sao cho dòng đi n iườ ắ ấ ệ s khuy ch tán vào đ t theo 3- 4ế ấ

c c n i đ t. Ngoài ra m i tr c a k t c u y ph i có n i đ t b sung đọ ố ấ ở ỗ ụ ủ ế ấ ấ ả ố ấ ổ ể

c i thi n tr s đi n tr n i đ t nh m đ m b o đi n tr không quá 4ả ệ ị ố ệ ở ố ấ ằ ả ả ệ ở Ω.

+ N i y u nh t c a tr m bi n áp ngoài tr i đi n áp 110 kV tr lên làơ ế ấ ủ ạ ế ờ ệ ở

cu n dây c a MBA. Vì v y khi dùng ch ng sét van đ b o v MBA thì yêuộ ủ ậ ố ể ả ệ

c u kho ng cách gi a hai đi m n i đ t vào h th ng n i đ t c a h th ngầ ả ữ ể ố ấ ệ ố ố ấ ủ ệ ố

thu sét và v MBA theo đ ng đi n ph i l n h n 15m. ỏ ườ ệ ả ớ ơ

- Khi đ t cách ly gi a h th ng thu sét và công trình ph i có kho ng cáchặ ữ ệ ố ả ả

nh t đ nh, n u kho ng cách này quá bé thì s có phóng đi n trong không khíấ ị ế ả ẽ ệ

và đ tấ

b) Ph n d n đi n c a h th ng thu sét có ph i có ti t di n đ l n đầ ẫ ệ ủ ệ ố ả ế ệ ủ ớ ể

đ m b o tho mãn đi u ki n n đ nh nhi t khi có dòng đi n sét đi qua. ả ả ả ề ệ ổ ị ệ ệ

1.3. Ph m vi b o v c a c t thu sét và dây ch ng sétạ ả ệ ủ ộ ố

1.3.1. Ph m vi b o v c a c t thu sét: ạ ả ệ ủ ộ

a) Ph m vi b o v c a m t c t thu sét đ c l p. ạ ả ệ ủ ộ ộ ộ ậ

Ph m vi b o v c a m t c t thu sét là mi n đ c gi i h n b i m tạ ả ệ ủ ộ ộ ề ượ ớ ạ ở ặ

ngoài c a hình chóp tròn xoay có đ ng kính xác đ nh b i công th c. ủ ườ ị ở ứ

)(

1

6,1 rx x

x

hh

h

h−

+=

( 1 – 1)

Trong đó:

h: đ cao c t thu sétộ ộ

hx: đ cao v t c n b o vộ ậ ầ ả ệ

h- hx= ha: đ cao hi u d ng c t thu sétộ ệ ụ ộ

rx: bán kính c a ph m vi b o vủ ạ ả ệ



Đ d dàng và thu n ti n trong tính toán thi t k th ng dùng ph m viể ễ ậ ệ ế ế ườ ạ

b o v d ng d ng đ n gi n hoá v i đ ng sinh c a hình chóp có d ngả ệ ạ ạ ơ ả ớ ườ ủ ạ

đ ng gãy khúc đ c bi u di n nh hình v 1.1 d i đây. ườ ượ ể ễ ư ẽ ướ

Bán kính b o v các m c cao khác nhau đ c tính toán theo công th cả ệ ở ứ ượ ứ

sau.

+ N u ế h32

hx ≤ thì )h.8,0

h 1,5.h.(1 r x

x = ( 1 – 2)

+ N u ế h32 hx > thì )

hh 0,75.h.(1 r x

x = ( 1 – 3)

Chú ý:

a'

b

c

a

h

0,8h

0,2h

0,75h1,5h

R

Hình 1- 1: Ph m vi b o v c a m t c t thu sét. ạ ả ệ ủ ộ ộ

Các công th c trên ch đúng trong tr ng h p c t thu sét cao d i 30mứ ỉ ườ ợ ộ ướ .

Hi u qu c a c t thu sét cao quá 30m có gi m sút do đ cao đ nh h ng c aệ ả ủ ộ ả ộ ị ướ ủ

sét gi h ng s . Có th dùng các công th c trên đ tính ph m vi b o vữ ằ ố ể ứ ể ạ ả ệ

nh ng ph i nhân v i h s hi u ch nh p. V i ư ả ớ ệ ố ệ ỉ ớh

5,5 p = và trên hình v dùngẽ

các hoành đ 0,75hp và 1,5hp. ộ

b) Ph m vi b o v c a hai hay nhi u c t thu sét. ạ ả ệ ủ ề ộ



Ph m vi b o v c a hai c t thu sét k t h p thì l n h n nhi uạ ả ệ ủ ộ ế ợ ớ ơ ề

so v i t ng ph m vi b o v c a hai c t đ n. Nh ng đ hai c t thu sét có thớ ổ ạ ả ệ ủ ộ ơ ư ể ộ ể

ph i h p đ c thì kho ng cách a gi a hai c t thì ph i tho mãn đi u ki n aố ợ ượ ả ữ ộ ả ả ề ệ

< 7h (h là chi u cao c a c t). ề ủ ộ

Ph m vi b o v c a hai c t thu sét có cùng đ caoạ ả ệ ủ ộ ộ .

- Khi hai c t thu sét có cùng đ cao h đ t cách nhau kho ng cách a (a <ộ ộ ặ ả

7h) thì đ cao l n nh t c a khu v c b o v gi a hai c t thu sét hộ ớ ấ ủ ự ả ệ ữ ộ o đ c tínhượ

nh sau: ư

7a h ho = ( 1 – 4)

S đ ph m vi b o v c a hai c t thu sét có chi u cao b ng nhau. ơ ồ ạ ả ệ ủ ộ ề ằ

h

0,2h

0,75h a

ho hx

1,5h

rx

R

r0x

Hình 1- 2: Ph m vi b o v c a hai c t thu sét gi ng nhau. ạ ả ệ ủ ộ ố

Tính rox:

+ N u ế ox h32

h ≤ thì )h8,0

h (1 h1,5 r

o

xoox = ( 1 – 5)

+ N u ế ox h32 h ≥ thì )

hh (1 0,75h r

o

xoox = ( 1 – 6)

Chú ý:



Khi đ cao c a c t thu sét v t quá 30m thì ngoài các hi u ch nh nhộ ủ ộ ượ ệ ỉ ư

trong ph n chú ý c a m c 1 thì còn ph i tính hầ ủ ụ ả o theo công th c: ứ

p7a h ho = ( 1 – 7)

c) Ph m vi b o v c a hai c t thu sét có đ cao khác nhau. ạ ả ệ ủ ộ ộ

Gi s có hai c t thu sét: c t 1 có chi u cao hả ử ộ ộ ề 1, c t 2 có chi u cao hộ ề 2 và

h1 > h2. Hai c t cách nhau m t kho ng là a. ộ ộ ả

Tr c tiên v ph m vi b o v c a c t cao hướ ẽ ạ ả ệ ủ ộ 1, sau đó qua đ nh c t th pỉ ộ ấ

h2 v đ ng th ng ngang g p đ ng sinh c a ph m vi b o v c a c t caoẽ ườ ẳ ặ ườ ủ ạ ả ệ ủ ộ

t i đi m 3. Đi m này đ c xem là đ nh c a c t thu sét gi đ nh, nó s cùngạ ể ể ượ ỉ ủ ộ ả ị ẽ

v i c t th p hớ ộ ấ 2, hình thành đôi c t đ cao b ng nhau và b ng hộ ở ộ ằ ằ 2 v iớ

kho ng cách là a’. Ph n còn l i gi ng ph m vi b o v c a c t 1 v iả ầ ạ ố ạ ả ệ ủ ộ ớ

xaa −='

1

2

21

1

)(6,1

h

hhh

x+

−=

( 1 – 8)

h2

0,2h2

0,75h2 a'

ho

1,6h2

3

0,75h11,6h1

a

x

h1

2

1

Hình 1- 3: Ph m vi b o v c a hai c t thu sét khác nhau. ạ ả ệ ủ ộ

d) Ph m vi b o v c a m t nhóm c t (ạ ả ệ ủ ộ ộ s c t >2). ố ộ

M t nhóm c t s hình thành 1 đa giác và ph m vi b o v đ c xác đ nhộ ộ ẽ ạ ả ệ ượ ị

b i toàn b mi n đa giác và ph n gi i h n bao ngoài gi ng nh c a t ng đôiở ộ ề ầ ớ ạ ố ư ủ ừ

c t ộ



a

b

rx rox

rox

DD

roxrx

c

b

a

Hình 1- 4: Ph m vi b o v c a nhóm c t. ạ ả ệ ủ ộ

V t có đ cao hậ ộ x n m trong đa giác hình thành b i các c t thu sét sằ ở ộ ẽ

đ c b o v n u tho mãn đi u ki n: ượ ả ệ ế ả ề ệ

D ≤ 8. ha = 8. (h - hx) ( 1 – 9)

V i D là đ ng tròn ngo i ti p đa giác hình thành b i các c t thu sét. ớ ườ ạ ế ở ộ

Chú ý: Khi đ cao c a c t l n h n 30m thì đi u ki n b o v c n đ cộ ủ ộ ớ ơ ề ệ ả ệ ầ ượ

hi u ch nh theo p. ệ ỉ

D ≤ 8.ha. p= 8. (h - hx).p ( 1 – 10)

1.3.2. Ph m vi b o v c a dây thu sét: ạ ả ệ ủ

a) Ph m vi b o v c a m t dây thu sétạ ả ệ ủ ộ

Ph m vi b o v c a dây thu sét là m t d i r ng. Chi u rông c a ph mạ ả ệ ủ ộ ả ộ ề ủ ạ

vi b o v ph thu c vào m c cao hả ệ ụ ộ ứ x đ c bi u di n nh hình v . ượ ể ễ ư ẽ



a'

b

c

a

h

0,8h

0,2h

0,6h1,2h

2bx

Hình 1- 5: Ph m vi b o v c a m t day thu sét. ạ ả ệ ủ ộ

M t c t th ng đ ng theo ph ng vuông góc v i dây thu sét t ng t c tặ ắ ẳ ứ ươ ớ ươ ự ộ

thu sét ta có các hoành đ 0,6h và 1,2hộ .

+ N u ế ox h32

h ≤ thì )h8,0

h h.(11,2. b x

x = ( 1 - 11)

+ N u ế ox h32 h ≥ thì )

hh 0,6.h.(1 b x

x = ( 1 - 12)

Chú ý: Khi đ cao c a c t l n h n 30m thì đi u ki n b o v c n đ cộ ủ ộ ớ ơ ề ệ ả ệ ầ ượ

hi u ch nh theo p. ệ ỉ

b) Ph m vi b o v c a hai dây thu sét. ạ ả ệ ủ

Đ ph i h p b o v b ng hai dây thu sét thì kho ng cách gi a hai dâyể ố ợ ả ệ ằ ả ữ

thu sét ph i tho mãn đi u ki n s ả ả ề ệ < 4h.

V i kho ng cách s trên thì dây có th b o v đ c các đi m có đ caoớ ả ể ả ệ ượ ể ộ .

4h h ho = ( 1 – 13)

Ph m vi b o v nh hình v . ạ ả ệ ư ẽ



h

0,2h

0,6h s

ho hx

1,2h

bx

R

Hình 1- 6: Ph m vi b o v c a hai dây thu sét. ạ ả ệ ủ

Ph n ngoài c a ph m vi b o v gi ng c a m t dây còn ph n bên trongầ ủ ạ ả ệ ố ủ ộ ầ

đ c gi i h n b i vòng cung đi qua 3 đi m là hai đi m treo dây thu sét vàượ ớ ạ ở ể ể

đi m có đ caoể ộ4s h ho = so v i đ t. ớ ấ

1.4. Mô t tr m bi n áp c n b o vả ạ ế ầ ả ệ

- Tr m bi n áp: Tr m 220/110 kV. ạ ế ạ

+ Phía 220kV 6 l đ ng dây, s d ng s đ 2 thanh góp có thanhộ ườ ử ụ ơ ồ

góp vòng, đ c c p đi n t 2 máy bi n áp (T3, T4) và 2 máy bi n áp tượ ấ ệ ừ ế ế ự

ng u (AT1, AT2) ẫ

+ Phía 110kV 8 l đ ng dây, s d ng s đ 2 thanh góp có thanhộ ườ ử ụ ơ ồ

góp vòng, đ c c p đi n t 2 máy bi n áp t ng u (AT1, AT2) ượ ấ ệ ừ ế ự ẫ

- T ng di n tích tr m 555000 mổ ệ ạ 2

- V i tr m 220 kV có di n tích là: 34500 mớ ạ ệ 2. Đ cao xà c n b o v làộ ầ ả ệ

16m và 11 m.

- V i tr m 110 kV có di n tích là: 19200 mớ ạ ệ 2. Đ cao xà c n b o v là 11ộ ầ ả ệ

và 8 m.

1.5. Tính toán các ph ng án b o v ch ng sét đánh th ng choươ ả ệ ố ẳ tr m bi n ápạ ế

1. 5. 1. Ph ng án 1ươ



- Phía 220kV dùng 12 c t 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12 trong đó c t 2, 3,ộ ộ

5, 6, 7, 8 đ c đ t trên xà cao 16m; c t 9, 10,11,12 đ c đ t trên xà cao 11mượ ặ ộ ượ ặ

c t 1 đ c xây thêm và c t 4 đ t trên nóc nhà đi u khi n cao 10m. ộ ượ ộ ặ ề ể

- Phía 110kV dùng 9 c t 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 trong đó c t 16,ộ ộ

17, 18 đ c đ t trên xà cao 8 m; c t 19, 20, 21, 22đ c đ t trên xà cao 11 mượ ặ ộ ượ ặ

và c t 23, 24 đ c xây thêm. ộ ượ

V y: ậ

- Chi u cao tính toán b o v cho tr m 220 kV là hx = 11 m và hx = 16 m ề ả ệ ạ

- Chi u cao tính toán b o v cho tr m 110 kV là hx = 8 m và hx = 11 m. ề ả ệ ạ



Nha

die

u kh

ien

11m

16m

AT

2A

T1

T3

2120

191817

161514

32

1

6

13

71110

59

412

8

T4

8m

Hình 1-7: S đ b trí c t thu sétơ ồ ố ộ



Tính toán đ cao h u ích c a c t thu lôi: ộ ữ ủ ộ

Đ b o v đ c m t di n tích gi i h n b i tam giác ho c t giác nàoể ả ệ ượ ộ ệ ớ ạ ở ặ ứ

đó thì đ cao c t thu lôi ph i th a mãn: ộ ộ ả ỏ

D ≤ 8. ha hay ha ≥ 8

D

Trong đó

D: Là đ ng kính vòng tròn ngo i ti p tam giác ho c t giác. ườ ạ ế ặ ứ

ha: Đ cao h u ích c a c t thu lôi.ộ ữ ủ ộ

-Ph m vi b o v c a 2 hay nhi u c t bao gi cũng l n h n ph m viạ ả ệ ủ ề ộ ờ ớ ơ ạ

b o v c a 1 c t. Đi u ki n đ hai c t thu lôi ph i h p đ c v i nhau là aả ệ ủ ộ ề ệ ể ộ ố ợ ượ ớ

≤ 7. h.

Trong đó: a – Kho ng cách gi a 2 c t thu sét. ả ữ ộ

h – Chi u cao toàn b c t thu sét. ề ộ ộ

Xét nhóm c t 1-2-5-6 t o thành hình ch nh t: ộ ạ ữ ậ

a1-2 = 64 m ; a1-5 = 52,5 m

Nhóm c t này t o thành hình ch nh t có đ ng chéo là: ộ ạ ữ ậ ườ

D = 778,82 52,564 22 =+ (m)

V y đ cao h u ích c a c t thu lôiậ ộ ữ ủ ộ ha 35,108

778,82 =≥ ( m)

Xét nhóm c t 12,13,8 t o thành hình tam giácộ ạ

- Áp d ng công th c Pitago ta cóụ ứ

a= a12-13 = 623,3130)2030( 22 =+− ( m)

b= a13-8= 181,58305,47 22 =+ ( m) c= a12-8 =57,5 ( m)

- N a chu vi tam giác là: ử

p = 652,722

5,57181,58623,31 =++ ( m)

Đ ng kính vòng tròn ngo i ti p tam giác là: ườ ạ ế

D =. .

2. .( ).( ).( )

a b c

p p a p b p c− − −



219,59)5,57652,72)(181,56652,72).(623,31652,72(652,722

5,57.181,56.623,31 =−−−

= ( m)

V y đ cao h u ích c a c t thu lôiậ ộ ữ ủ ộ ha 402,78

219,59 =≥ ( m)

Tính toán t ng t cho các đa giác còn l i, k t qu tính toán đ c trìnhươ ự ạ ế ả ượ

b y trong b ng: ầ ả

B ng 1-3. Đ cao h u ích c a c t thu lôiả ộ ữ ủ ộ

Ch n đ cao tác d ng cho toàn tr m bi n áp. ọ ộ ụ ạ ế

Sau khi tính toán đ cao tác d ng chung cho các nhóm c t thu sét, ta ch nộ ụ ộ ọ

đ cao tác d ng cho toàn tr m nh sau: ộ ụ ạ ư

- Phía 220Kv có hmax =10,755 m nên ta ch n họ a = 11m.

- Phía 110kV có hmax =9,1 m nên ta ch n họ a = 10 m.

Tính đ cao c a c t thu sét. ộ ủ ộ

h = ha + hx

- Phía 220 kV:

Độ cao tác d ng hụ a = 11m.

Độ cao l n nh t c n b o v hớ ấ ầ ả ệ x = 16m.



Do đó, đ cao các c t thu sét phía 220kV là: ộ ộ

h = ha + hx = 11+ 16 = 27 ( m).

- Phía 110kV:

Độ cao tác d ng hụ a = 10m.

Độ cao l n nh t c n b o v hớ ấ ầ ả ệ x = 11m.

Do đó, đ cao các c t thu sét phía 110kV là: ộ ộ

h = ha + hx = 10+ 11 = 21 (m).

Bán kính b o v c a c t thu sét các đ cao b o v t ngả ệ ủ ộ ở ộ ả ệ ươ

ng: ứ

Bán kính b o v c a các c t 21m ả ệ ủ ộ (các c t N13ộ ÷ N22 phía 110kV)

- Bán kính b o v đ cao 11m. ả ệ ở ộ

4121.3

2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên )(88,01)21.8,0

111.(21.5,1)

8,01 (1,5.h rx m

h

hx =−=−=


4121.3

2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên )(5,61)21.8,0

81.(21.5,1)

8,01 1,5.h( r x m

h

hx =−=−=

Bán kính b o v c a các c t 27mả ệ ủ ộ (các c t N1ộ ÷ N12 phía 220kV)


1827.3

2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên )(75,891)27.8,0

111.(21.5,1)

8,01 (1,5.h rx m

h

hx =−=−=


1827.3

2

3

2 11m h x ==<= h ( m)



Nên 5,10)27.8,0

161.(24.5,1)

8,01 1,5.h( r x =−=−=

h

hx ( m)

Tính ph m vi b o v c a các c t thu sét. ạ ả ệ ủ ộ

* Xét c p c t 1-2 có: ặ ộ

a = 64 m h = 27 m

- Đ cao l n nh t c a khu v c b o v gi a hai c t thu sét là: ộ ớ ấ ủ ự ả ệ ữ ộ

875,717

6427

7 -h h 0 =−== a

( m)

- Bán kính c a khu v c gi a hai côt thu sét là: ủ ự ữ

+ đ cao 16m: ở ộ

905,1117,875.3

2

3

2 16m h x ==>= oh ( m)

Nên 393,1)17,875

161.(17,875.75,0)- (1 0,75h r oox =−==

o

x

h

h ( m)

+ đ cao ở ộ 11m:

905,1117,875.3

2

3

2 11m h x ==<= oh ( m)

Nên 161,6)17,875.8,0

111.(17,875.5,1)

.8,0 - (1 1,5h r

0oox =−==

h

hX ( m)

* Xét c p c t 12,13 có đ cao khác nhau ặ ộ ộ

có 623,311030 22 =+=a ( m) 2712 =h ( m) 2113 =h ( m)

Vì 183

221 1213 =>= hh ( m). Do v y ta v c t gi đ nh 12’ có đ cao 21mậ ẽ ộ ả ị ộ

cách c t 13 m t kho ng: ộ ộ ả

4,5

27

211

)2127(6,1

1

)(6,1

12

13

1312 =+

−=+

−=

h

hhh

x ( m)

V y kho ng cách t c t gi đ nh d n c t 13 là: ậ ả ừ ộ ả ị ế ộ

223,264,5623,31' =−=−= xaa ( m)



Ph m vi b o v c a hai c t 12’ và 13 là: ạ ả ệ ủ ộ

- Đ cao l n nh t c a khu v c b o v gi a hai c t thu sét là: ộ ớ ấ ủ ự ả ệ ữ ộ

254,177

223,2621

7

' -h h 0 =−== a

( m)

- Bán kính c a khu v c gi a hai c t thu sét là: ủ ự ữ ộ

+ đ cao 11mở ộ

Vì 503,11254,17 .3

2

3

2 11m h x ==<= oh ( m)

Nên ox o0

11r 1,5h (1 - ) 1,5.17,254.(1 ) 5, 256

0,8. 0,8.17, 254Xh

h= = − = ( m)

+ đ cao 8mở ộ

Vì 503,11254,17 .3

2

3

2 8m h x ==<= oh ( m)

Nên 563,10)254,17.8,0

81.(254,17.5,1)

.8,0 - (1 1,5h r

0oox =−==

h

hX ( m)

+ đ cao ở ộ hx = 16 m

Vì 503,11254,17...3

2

3

2 16m h x ==>= oh ( m)

Nên )(782,0)254,17

161(254,11517,71.75,0)- (1 0,75h r oox m

h

h

o

x =−==

Tính toán t ng t cho các c p c t còn l i ta có b ng: ươ ự ặ ộ ạ ả

B ng 1-4 Ph m vi b o v c a các căp c t thu sétả ạ ả ệ ủ ộ

C p c tặ ộa

(m) h

(m) ho

(m) hx

(m) rox

(m) hx

(m) rox

(m) 1-2;2-3;4-5;5-5;6-7;7-8;

9-10;10-11;11-12 64 26 16,8571 16 0,64285 11 4,661

1-5;2-6;3-7;4-8; 35 26 21 16 3,75 11 10,87

5-9;6-10;7-1;8-12 40 26 20,2857 16 3,21428 11 9,80413-14;14-15;16-17;17-18;19-20;20-21 43 21 14,85714 11 2,892857 8 7,28

13—18;14-17;15-16;16-21;17-20;18-19 54 21 13,28571 11 1,714286 8 4,92



4--19 33,11 21 16,903 11 4,739 8 10,35

4--19 33,11 21 16,903 16 0,782



T4

T3

AT

1A

T2

rox=

1,39

rx=

10,5

rox=

2,1

rox=

2,62

rox=

1,71

rox=

10,8

75 rox=

2,89

rox=

0,78

rox=

0,94

16m

11m

911

12

1314 17

18

12

34

1920

21

1615

10

87

65



Hình 1.4: Ph m vi b o v c a các c t thu sétạ ả ệ ủ ộ

1. 5. 2. Ph ng án 2ươ

- Phía 220kV có treo 3 dây ch ng sét A-95 dài 192m chia làm 3 kho ngố ả

dài 64; kho ng cách gi a hai dây S=35m và S= 40m nh hình v . ả ữ ư ẽ

- Phía 110kV dùng 9 c t 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 và 25 trong đó c tộ ộ

17, 18, 19 đ c đ t trên xà cao 8 m; c t 20, 21, 22, 23 đ c đ t trên xà caoượ ặ ộ ượ ặ

11 m và c t 25, 24 đ c xây thêm. ộ ượ

Nha

die

u kh

ien

56

78 4

32

1

910

1112

1615

1413

1716

m11

m

AT

2A

T1

T3

2524

232221

201918

T4

11m

Hình 1- 8: S đ b trí c t và dây thu sétơ ồ ố ộ



Đ b o v toàn b xà trong tr m thì đ cao dây ch ng sét th a mãn:ể ả ệ ộ ạ ộ ố ỏ

)(264

4016

40 mS

hh =+=+≥ .

a) Đ võng c a dây. ộ ủ

Thông s c a dây A-95 theo thông s c a Ngaố ủ ố ủ

ng su t cho phépỨ ấ : δcp = 21,7 kG/mm2

Môđun đàn h i: E=20000 kG/mmồ 2

H s dãn n nhi t: ệ ố ở ệ 60

112.10

Cα −=

Nhi t đ ng v i tr ng thái bão: ệ ộ ứ ớ ạ θ b·o =25o C

Nhi t đ ng v i tr ng thái min: θệ ộ ứ ớ ạ min=5o C

T i tr ng do tr ng l ng gây ra: gả ọ ọ ượ 1=8. 103kg/m,mm2

T i tr ng do gió gây ra (áp l c gió c p 3 v i v=30m/s): ả ọ ự ấ ớ F

Pg v=3

Trong đó + vxv FV

CP .16

..2

α= là l c tác d ng c a gió lên 1m dây ự ụ ủ

+ 7,0=α là h s không đ u c a áp l c gióệ ố ề ủ ự

+ 2,1=xC là h s khí đ ng hóc c a dây d n ph thu c vàoệ ố ộ ủ ẫ ụ ộ

đ ng kính c a dây (ườ ủ 2,1=xC khi d< 20 mm)

+ 310..1 −= dFv m: là di n tích ch n gió c a 1m dâyệ ắ ủ

V yậ 33 10.7,1010.90 −− =Π

=vF ( m)

506,010.7,10.16

30.2,1.7,0 3

2

== −vP (kG/m)

3 23

0,5065,32.10 ( / . )

95g kG m mm−= =

T i tr ng t ng h p: ả ọ ổ ợ

2 2 2 2 3 3 21 3 8 5,32 .10 9,6.10 ( / . )g g g kG m mm− −= + = + =

Ta có:



min2 2

1

24. .( ). bao

gh cplg g

α θ θδ −=−

6.

3 2 3 2

12.23.10 (25 5)21,7. 309,5( )

(9,6.10 ) (8.10 )m

−

− −

−= =−

Ki m tra đi u kiên ta th y ể ề ấ 64 309,5l m m= <

V i kho ng v t l = ớ ả ượ 64m.

Ph ng trình tr ng thái ng v i ươ ạ ứ ớ θ min có d ng: ạ

023 =−− BA δδ

).(.

.24

..min2

0

21

21

0 θθαδ

δ −−−= baoEEgl

A

2 3 2

62

64 .(9,6.10 ) .2000021,7 12.10 .20000.(25 5) 16,23

24.21,7

−−= − − − =

2 2 3 2 2

1. . (9,6.10 ) .20000.64315,12

24 24

g E lB

−

= = =

Ta có ph ng trình: ươ 3 216,23. 315,12 0δ δ− − =

có nghi m ệ 217( / )kG mmδ =

Đ võng: ộ2 3 2. 9,6.10 .64

0,23( )8. 8.17

g lf m

δ

−

= = =

Đ cao c t treo dây thu sét: ộ ộ 1 26 0,23 26,23( )h h f m= + = + =

V y ch n đ cao treo dây thu sét là 27 m. ậ ọ ộ

b) Ph m vi b o v c a dây thu sét: ạ ả ệ ủ

Tính cho hai v trí cao nh t và th p nh t. ị ấ ấ ấ

T i v trí đ u c tạ ị ầ ộ :

B o v đ cao 16mả ệ ở ộ :

Do 1827.3

2

3

216 ==<= hhx nên .4,8)

27.8,0

161.(27.2,1 =−=xb ( m)

B o v đ cao 11ả ệ ở ộ m:

Do 1827.3

2

3

211 ==<= hhx thì .9,15)

27.8,0

111.(27.2,1 =−=xb ( m)

Đ cao l n nh t đ c b o v gi a haiộ ớ ấ ượ ả ệ ữ dây:



+V i S=35mớ : 25,184

3527

40 =−=−= Shh ( m)

+V i S=40mớ : 174

4027

40 =−=−= Shh ( m)

T i v trí th p nh t: ạ ị ấ ấ

' 27 0,23 26,77( )h h f m= − = − =

B o v đ cao 16mả ệ ở ộ :

Vì 2 2

16 .26,77 17,8463 3xh h= < = = ( m)

Nên .122,8)768,26.8,0

161.(768,26.2,1 =−=xb ( m)

B o v đ cao ả ệ ở ộ 11 m:

Vì 2 2

11 .26,77 17,8463 3xh h= < = = ( m)

Nên .622,15)768,26.8,0

111.(768,26.2,1 =−=xb ( m)

Đ cao l n nh t đ c b o v gi a hai dây: ộ ớ ấ ượ ả ệ ữ

+ V i S=35m: ớ 0

35' 26,77 18,02

4 4

Sh h= − = − = ( m)

+ V i S=40m: ớ 0

40' 26,77 16,77

4 4

Sh h= − = − = ( m)

c) Ph m vi b o v c a c t thu sét: ạ ả ệ ủ ộ

Đ cao các c t thu sét phía 220kV là: 27mộ ộ

Đ cao các c t thu sét phía 110kV: Do các nhóm c t phíaộ ộ ộ

110kV và 220/110kV đ c b trí t ng t ph ng án 1 nên theo tính toán ượ ố ươ ự ươ ở

ph ng án 1 ta chon đ cao các c t thu sét phía 110kV 21m.ươ ộ ộ

T ng t ph ng án 1 ta có: ươ ự ươ

Ph m vi b o v c a c t thu sét đ c l p: ạ ả ệ ủ ộ ộ ậ

Bán kính b o v c a các c t 21m ả ệ ủ ộ (các c t N17ộ ÷ N25 phía 110kV)



- Bán kính b o v đ cao 11m. ả ệ ở ộ 4121.3

2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên x

11r 1,5.h ( 1 ) 1,5.21.(1 ) 10,88

0,8 0,8.21xh

h= − = − = ( m)


2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên )(5,61)21.8,0

81.(21.5,1)

8,01 1,5.h( r x m

h

hx =−=−=

Bán kính b o v c a các c t 27m ả ệ ủ ộ (các c t N1ộ ÷ N17phía 220kV)


1827.3

2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên )(75,891)27.8,0

111.(21.5,1)

8,01 (1,5.h rx m

h

hx =−=−=


2

3

2 11m h x ==<= h ( m)

Nên 5,10)27.8,0

161.(24.5,1)

8,01 1,5.h( r x =−=−=

h

hx ( m)

Ph m vi b o v c a các c p c t thu sét t ng k t trong b ngạ ả ệ ủ ặ ộ ổ ế ả

B ng 1-5 Ph m vi b o v c a các căp c t thu sétả ạ ả ệ ủ ộ

C p c tặ ộa

(m) h

(m) ho

(m) hx

(m) rox

(m) hx

(m) rox

(m)

1-5;5-9 35 27 22 16 4,5 11 12,375

9-13 40 27 21,29 16 3,96 11 11,303

19-20;20-25 43 21 14,85714 11 2,89 8 7,28617-18;18-

19;23-24;24-25;25-26 54 21 13,28571 11 1,71 8 4,929

4--23 33,11 21 16,903 11 4,739 8 10,354

4--34 33,11 21 16,903 16 0,782



T4

1819 20

2122 23

2425

T3

AT

1A

T2

bx=

8,12

mro

x=10

,5

rox=

3,96

rox=

4,5

rox=

1,71

rox=

10,8

75 rox=

2,89

rox=

0,78

rox=

0,94

11m

16m

17

1314

1516

1211

109

12

348

76

5

Nhà

di?

u kh

i?n

Hình 1-9: Ph m vi b o v c a các c t thu sétạ ả ệ ủ ộ



1.6. So sánh và t ng k t ph ng ánổ ế ươ

V m t k thu t: C 2 ph ng án b trí c t thu sét đ u b oề ặ ỹ ậ ả ươ ố ộ ề ả

v đ c t t c các thi t b trong tr m và đ m b o đ c các yêu c u v kệ ượ ấ ả ế ị ạ ả ả ượ ầ ề ỹ

thuât.

V m t kinh t : ề ặ ế

Ph ng án 1: ươ

- Phía 220kV dùng 12 c t cao 27m trong đó 6 c t đ t trên xà cao 16m; 4ộ ộ ặ

c t đ t trên xà cao 11m, 1 c t đ c xây thêm và 1 c t đ t trên nóc nhà đi uộ ặ ộ ượ ộ ặ ề

khi n cao 10m. ể

- Phía 110kV dùng 9 c t cao 21m: trong đó 3 c t đ t trên xà cao 8 m; 4ộ ộ ặ

c t đ t trên xà cao 11 m và 2 c t đ c xây thêm. ộ ặ ộ ượ

-T ng chi u dài c t là: ổ ề ộ

L 6.(27-16) 4.(27-11) 27 (27-10) 3.(21-8) 4.(21-11) 2.21 295= + + + + + + = ( m)

Ph ng án 2: ươ

- Phía 220kV có treo 3 dây ch ng sét C-95 dài 192m chia làm 3 kho ngố ả

dài 64 trên 16 c t cao 27m trong đó 12 c t đ t trên xà cao 11m; 2 c t đ t trênộ ộ ặ ộ ặ

xà cao 11m, 1 c t đ c xây thêm và 1 c t đ t trên nóc nhà đi u khi n caoộ ượ ộ ặ ề ể

10m.

- Phía 110kV dùng 9 c t cao 21m: trong đó 3 c t đ t trên xà cao 8 m; 4ộ ộ ặ

c t đ t trên xà cao 11 m và 2 c t đ c xây thêm. ộ ặ ộ ượ

-T ng chi u dài c t là: ổ ề ộ

37921.211)-4.(218)-3.(2110)-(272711)-.(272116)-.(272 L =+++++++= ( m)

-T ng chi u dài c t là: ổ ề ộ 576.1923 L == ( m)

Vì ph ng án 1 có s c t thu sét ít và không c n dung dây thuươ ố ộ ầ

sét nên chi phí xây d ng th p h n, đ ng th i t ng chi u dài c t nh h n.ự ấ ơ ồ ờ ổ ề ộ ỏ ơ

V y ta ch n ph ng án 1 làm ph ng án tính toán thi t k ch ng sét choậ ọ ươ ươ ế ế ố

tr m bi n áp.ạ ế



CH NG 2. THI T K H TH NG N I Đ TƯƠ Ế Ế Ệ Ố Ố Ấ

2.1. M đ uở ầ

N i đ t có nghĩa là n i các b ph n b ng kim lo i có nguy c ti p xúcố ấ ố ộ ậ ằ ạ ơ ế

v i dòng đi n do h h ng cách đi n đ n m t h th ng n i đ t. Trong HTĐớ ệ ư ỏ ệ ế ộ ệ ố ố ấ

có 3 lo i n i đ t khác nhau: ạ ố ấ

N i đ t an toàn:ố ấ

N i đ t an toàn có nhi m v đ m b o an toàn cho ng i khi cách đi nố ấ ệ ụ ả ả ườ ệ

c a thi t b b h h ng. Th c hi n n i đ t an toàn b ng cách đem n i đ tủ ế ị ị ư ỏ ự ệ ố ấ ằ ố ấ

m i b phân kim lo i bình th ng không mang đi n (v máy, thùng máyọ ộ ạ ườ ệ ỏ

bi n áp, các giá đ kim lo i …) Khi cách đi n b h h ng trên các b ph nế ỡ ạ ệ ị ư ỏ ộ ậ

này s xu t hi n đi n th nh ng do đã đ c n i đ t nên m c đi n th th p.ẽ ấ ệ ệ ế ư ượ ố ấ ứ ệ ế ấ

Do đó đ m b o an toàn cho ng i khi ti p xúc v i chúng. ả ả ườ ế ớ

N i đ t làm vi c: ố ấ ệ

N i đ t làm vi c có nhi m v đ m b o s làm vi c bình th ng c aố ấ ệ ệ ụ ả ả ự ệ ườ ủ

thi t b ho c m t s b ph n c a thi t b làm vi c theo ch đ đã đ c quyế ị ặ ộ ố ộ ậ ủ ế ị ệ ế ộ ượ

đ nh s n. Lo i n i đ t này bao g m: N i đ t đi m trung tính MBA trongị ẵ ạ ố ấ ồ ố ấ ể

HTĐ có đi m trung tính n i đ t, n i đ t c a MBA đo l ng và c a cácể ố ấ ố ấ ủ ườ ủ

kháng đi n bù ngang trên các đ ng dây t i đi n đi xa. ệ ườ ả ệ

N i đ t ch ng sét:ố ấ ố

Nhi m v c a n i đ t ch ng sét là t n dòng đi n sét trong đ t (khi cóệ ụ ủ ố ấ ố ả ệ ấ

sét đánh vào c t thu sét ho c trên đ ng dây) đ gi cho đi n th t i m iộ ặ ườ ể ữ ệ ế ạ ọ

đi m trên thân c t không quá l n… do đó c n h n ch các phóng đi nể ộ ớ ầ ạ ế ệ

ng c trên các công trình c n b o v . ượ ầ ả ệ

2.2. Các yêu c u kĩ thu tầ ậ

* B ph n n i đ t có tr s đi n tr t n càng bé càng t t. Tuy nhiên vi cộ ậ ố ấ ị ố ệ ở ả ố ệ

gi m th p đi n tr t n đòi h i ph i t n nhi u kim lo i và kh i l ng thiả ấ ệ ở ả ỏ ả ố ề ạ ố ượ

công. Do đó vi c xác đ nh tiêu chu n n i đ t và l a ch n ph ng án n i đ tệ ị ẩ ố ấ ự ọ ươ ố ấ

ph i sao cho h p lý v m t kinh t và đ m b o các yêu c u kĩ thu t. ả ợ ề ặ ế ả ả ầ ậ



* Tr s đi n tr n i đ t cho phép c a n i đ t an toàn đ c ch n saoị ố ệ ở ố ấ ủ ố ấ ượ ọ

cho các tr s đi n áp b c và ti p xúc trong m i tr ng h p đ u khôngị ố ệ ướ ế ọ ườ ợ ề

v t qua gi i h n cho phép. Theo quy trình hi n hành tiêu chu n n i đ tượ ớ ạ ệ ẩ ố ấ

đ c quy đ nh nh sau: ượ ị ư

- Đ i v i thi t b đi n có đi m trung tính tr c ti p n i đ t (dòng ng nố ớ ế ị ệ ể ự ế ố ấ ắ

m ch ch m đ t l n) tr s đi n tr n i đ t cho phép là:ạ ạ ấ ớ ị ố ệ ở ố ấ Ω≤ 0,5R .

- Đ i v i thi t b đi n có đi m trung tính cách đi n (dòng ng n m chố ớ ế ị ệ ể ệ ắ ạ

ch m đ t bé) thì: ạ ấ )(250

R Ω≤I

(2 – 1)

N u ch dùng cho các thi t b cao ápế ỉ ế ị

)(125

R Ω≤I

(2 – 2)

N u dùng cho c cao áp và h ápế ả ạ

-Trong các nhà máy đi n và tr m bi n áp, n i đ t làm vi c và n i đ t anệ ạ ế ố ấ ệ ố ấ

toàn các c p đi n áp khác th ng đ c n i thành h th ng chung. Khi n iở ấ ệ ườ ượ ố ệ ố ố

thành h th ng chung ph i đ t đ c yêu c u c a lo i n i đ t nào có tr sệ ố ả ạ ượ ầ ủ ạ ố ấ ỉ ố

đi n tr n i đ t cho phép bé nh t. ệ ở ố ấ ấ

-Trong khi th c hi n n i đ t, c n t n d ng các hình th c n i đ t có s nự ệ ố ấ ầ ậ ụ ứ ố ấ ẵ

ví d nh các đ ng ng và các k t c u kim lo i c a công trình chôn trongụ ư ườ ố ế ấ ạ ủ

đ t, móng bê tông c t thép... Vi c tính toán đi n tr t n c a các đ ng ngấ ố ệ ệ ở ả ủ ườ ố

chôn trong đ t hoàn toàn gi ng v i đi n c c hình tia. ấ ố ớ ệ ự

- Do n i đ t làm vi c trong môi tr ng không đ ng nh t (đ t - bê tông)ố ấ ệ ườ ồ ấ ấ

nên đi n tr su t c a nó l n h n so v i đi n tr su t c a đ t thu n tuý vàệ ở ấ ủ ớ ơ ớ ệ ở ấ ủ ấ ầ

trong tính toán l y tăng lên 25%. ấ

- Vì khung c t thép là l i không ph i c c đ c nên không ph i hi uố ướ ả ự ặ ả ệ

ch nh b ng cách nhân thêm h s ỉ ằ ệ ố 1,4=β đó là h s chuy n t c c l iệ ố ể ừ ự ướ

sang c c đ c. ự ặ

-Đ i v i các thi t b có dòng đi n ng n m ch ch m đ t bé khi đi n trố ớ ế ị ệ ắ ạ ạ ấ ệ ở

t n c a các ph n n i đ t có s n đ t yêu c u thì không c n n i đ t b sung.ả ủ ầ ố ấ ẵ ạ ầ ầ ố ấ ổ

V i các thi t b có dòng ng n m ch ch m đ t l n thì ph i đ t thêm n i đ tớ ế ị ắ ạ ạ ấ ớ ả ặ ố ấ

nhân t o v i tr s đi n tr t n không quá 1ạ ớ ị ố ệ ở ả Ω .



* N i đ t ch ng sét thông th ng là n i đ t c a c t thu sét, c t đi n vàố ấ ố ườ ố ấ ủ ộ ộ ệ

n i đ t c a h th ng thu sét tr m bi n áp và nhà máy đi n. ố ấ ủ ệ ố ở ạ ế ệ

- Do b ph n n i đ t c a c t thu sét và c t đi n th ng b trí đ c l pộ ậ ố ấ ủ ộ ộ ệ ườ ố ộ ậ

(không có liên h v i b ph n khác) nên c n s d ng hình th c n i đ t t pệ ớ ộ ậ ầ ử ụ ứ ố ấ ậ

trung đ có hi u qu t n dòng đi n t t nh t. Hi n nay tiêu chu n n i đ tể ệ ả ả ệ ố ấ ệ ẩ ố ấ

c t đi n đ c quy đ nh theo đi n tr su t c a đ t và cho b ng: ộ ệ ượ ị ệ ở ấ ủ ấ ở ả

- Khi đ ng dây đi qua các vùng đ t m (ườ ấ ẩ ρ ≤ 3. 104 Ω . cm) nên t nậ

d ng ph n n i đ t có s n c a móng và chân c t bê tông đ b sung ho cụ ầ ố ấ ẵ ủ ộ ể ổ ặ

thay th cho ph n n i đ t nhân t o. ế ầ ố ấ ạ

- Đ i v i n i đ t c a h th ng thu sét các tr m bi n áp khi b ph nố ớ ố ấ ủ ệ ố ở ạ ế ộ ậ

thu sét đ t ngay trên xà tr m thì ph n n i đ t ch ng sét bu c ph i n i chungặ ạ ầ ố ấ ố ộ ả ố

v i m ch vòng n i đ t an toàn c a tr m. Lúc này s xu t hi n n i đ t phânớ ạ ố ấ ủ ạ ẽ ấ ệ ố ấ

b dài làm Zố xk l n làm tăng đi n áp giáng gây phóng đi n trong đ t. Do đóớ ệ ệ ấ

vi c n i đ t chung này ch th c hi n đ c v i các tr m bi n áp có c p đi nệ ố ấ ỉ ự ệ ượ ớ ạ ế ấ ệ

áp ≥ 110kV. Ngoài ra còn ph i ti n hành m t s bi n pháp b sung, kho ngả ế ộ ố ệ ổ ả

cách theo m ch d n đi n trong đ t t ch n i đ t c a h th ng thu sét ph iạ ẫ ệ ấ ừ ỗ ố ấ ủ ệ ố ả

t 15m tr lên… ừ ở

2.3. Lý thuy t tính toán n i đ tế ố ấ

Tính toán n i đ t an toàn. ố ấ

V i c p đi n áp l n h n 110kV n i đ t an toàn ph i tho mãn đi u ki nớ ấ ệ ớ ơ ố ấ ả ả ề ệ

là:

- Đi n tr n i đ t c a h th ng có giá tr Rệ ở ố ấ ủ ệ ố ị ≤ 0,5Ω .

- Cho phép s d ng n i đ t an toàn và n i đ t làm vi c thành m t hử ụ ố ấ ố ấ ệ ộ ệ

th ng ố

Đi n tr n i đ t c a h th ngệ ở ố ấ ủ ệ ố

.

/ / 0,5( )NT TNHT NT TN

TN NT

R RR R R

R R= = ≤ Ω

+ (2 – 3)

Trong đó:

RTN: đi n tr n i đ t t nhiênệ ở ố ấ ự

RNT: đi n tr n i đ t nhân t oệ ở ố ấ ạ



RNT ≤ 1Ω

- N i đ t t nhiên. ố ấ ự

Trong ph m vi c a đ tài ta ch xét n i đ t t nhiên c a tr m là hạ ủ ề ỉ ố ấ ự ủ ạ ệ

th ng ch ng sét đ ng dây và c t đi n 110kV và 220kV t i tr m. ố ố ườ ộ ệ ớ ạ

Ta có công th c tính toán nh sauứ ư

RTN=4

1

2

1 ++cs

c

c

R

R

R

(2 – 4)

Trong đó:

Rcs: đi n tr tác d ng c a dây ch ng sét trong m t kho ngệ ở ụ ủ ố ộ ả

v t. ượ

Rc: là đi n tr n i đ t c a c t đi n. ệ ở ố ấ ủ ộ ệ

- N i đ t nhân t o. ố ấ ạ

Xét tr ng h p đ n gi n nh t là tr ng h p đi n c c hình bán c uườ ợ ơ ả ấ ườ ợ ệ ự ầ .

Dòng đi n tr m đ t I đi qua n i s c s t o nên đi n áp giáng trên bệ ạ ấ ơ ự ố ẽ ạ ệ ộ

ph n n i đ t. ậ ố ấ

U=I. R (2 – 5)

R: là đi n tr t n c a n i đ t. ệ ở ả ủ ố ấ

Theo tính toán xác đ nh đ c s phân b đi n áp trên m t đ t theo côngị ượ ự ố ệ ặ ấ

th c: ứ

r

I

..2

. U r π

ρ= (2 – 6)

Trong th c t n i đ t có các hình th c c c dài 2 ự ế ố ấ ứ ọ ÷ 3m b ng s t tròn hayằ ắ

s t góc chôn th ng đ ng: thanh dài chôn n m ngang đ sâu 0,5ắ ẳ ứ ằ ở ộ ÷ 0,8m đ tặ

theo hình tia ho c m ch vòng và hình th c t h p c a các hình th c trên. Trặ ạ ứ ổ ợ ủ ứ ị

s đi n tr t n c a hình th c n i đ t c c đ c xác đ nh theo các công th cố ệ ở ả ủ ứ ố ấ ọ ượ ị ứ

đã cho tr c. ướ

Đ i v i n i đ t chôn n m ngang có th dùng công th c chung đ tính trố ớ ố ấ ằ ể ứ ể ị

s đi n tr t n xoay chi u: ố ệ ở ả ề



td

LK

l .

.ln

..2 R

2

πρ= (2 – 7)

Trong đó:

L: chi u dài t ng c a đi n c c. ề ổ ủ ệ ự

d: đ ng kính đi n c c khi đi n c c dùng s t tròn. N u dùngườ ệ ự ệ ự ắ ế

s t d t tr s d thay b ng ắ ẹ ị ố ằ2b

. (b - chi u r ng c a s t d t) ề ộ ủ ắ ẹ

t: đ chôn sâu ộ

K: h s ph thu c vào s đ n i đ t (tra b ng) ệ ố ụ ộ ơ ồ ố ấ ả

Khi h th ng n i đ t g m nhi u c c b trí d c theo chi u dài tia ho cệ ố ố ấ ồ ề ọ ố ọ ề ặ

theo chu vi m ch vòng, đi n tr t n c a h th ng đ c tính theo công th c. ạ ệ ở ả ủ ệ ố ượ ứ

cttc

ct

RnR

RR

ηη ...

. R ht +

= (2 – 8)

Trong đó:

Rc: đi n tr t n c a m t c c. ệ ở ả ủ ộ ọ

Rt: đi n tr t n c a tia ho c c a m ch vòng. ệ ở ả ủ ặ ủ ạ

n : s c c. ố ọ

tη : h s s d ng c a tia dài ho c c a m ch vòng. ệ ố ử ụ ủ ặ ủ ạ

cη : h s s d ng c a c c. ệ ố ử ụ ủ ọ

Tính toán n i đ t ch ng sétố ấ ố

đây ph i đ c p t i c hai quá trình đ ng th i x y ra khi có dòng đi nở ả ề ậ ớ ả ồ ờ ả ệ

t n trong đ t. ả ấ

- Quá trình quá đ c a s phân b đi n áp d c theo chi u dài đi n c c. ộ ủ ự ố ệ ọ ề ệ ự

- Quá trình phóng đi n trong đ t. ệ ấ

Khi chi u dài đi n c c ng n (n i đ t t p trung) thì không c n xét quáề ệ ự ắ ố ấ ậ ầ

trình quá đ mà ch c n xét quá trình phóng đi n trong đ t. Ng c l i khi n iộ ỉ ầ ệ ấ ượ ạ ố

đ t dùng hình th c tia dài ho c m ch vòng (phân b dài) thì đ ng th i ph iấ ứ ặ ạ ố ồ ờ ả

xem xét đ n c hai quá trình, chúng có tác d ng khác nhau đ i v i hi u quế ả ụ ố ớ ệ ả

n i đ t. ố ấ



Đi n tr t n xung kích c a n i đ t t p trung:ệ ở ả ủ ố ấ ậ

Qua nghiên c u và tính toán ng i ta th y r ng đi n tr t n xung kíchứ ườ ấ ằ ệ ở ả

không ph thu c vào kích th c hình h c c a đi n c c mà nó đ c quy đ nhụ ộ ướ ọ ủ ệ ự ượ ị

b i biên đ dòng đi n I, đi n tr su t ở ộ ệ ệ ở ấ ρ và đ c tính xung kích c a đ t. ặ ủ ấ

Vì tr s đi n tr t n xoay chi u c a n i đ t t l v i ị ố ệ ở ả ề ủ ố ấ ỉ ệ ớ ρ nên h s xungệ ố

kích có tr s là ị ố

ρα

.

1

IR

Rxkxk == (2 – 9)

ho c d ng t ng quát: ặ ở ạ ổ

=xkα f(I. ρ ) (2 – 10)

Tính toán n i đ t phân b dài không xét t i quá trình phóng đi n trongố ấ ố ớ ệ

đ t. ấ

S đ đ ng tr c a n i đ t đ c th hi n nh sau: ơ ồ ẳ ị ủ ố ấ ượ ể ệ ư

Hình 2-1: S đ đ ng tr c a h th ng n i đ t. ơ ồ ẳ ị ủ ệ ố ố ấ

Trong m i tr ng h p đ u có th b qua đi n tr tác d ng R vì nó bé soọ ườ ợ ề ể ỏ ệ ở ụ

v i tr s đi n tr t n, đ ng th i cũng không c n xét đ n ph n đi n dung Cớ ị ố ệ ở ả ồ ờ ầ ế ầ ệ

vì ngay c trong tr ng h p sóng xung kích, dòng đi n dung cũng r t nh soả ườ ợ ệ ấ ỏ

v i dòng đi n qua đi n tr t nớ ệ ệ ở ả .

S đ đ ng tr lúc này có d ngơ ồ ẳ ị ạ :



Hình 2 – 2: S đ đ ng tr thu g n. ơ ồ ẳ ị ọ

Trong s đ thay th trên thì: ơ ồ ế

Lo: Đi n c m c a đi n c c trên m t đ n v dài. ệ ả ủ ệ ự ộ ơ ị

Go: Đi n d n c a đi n c c trên m t đ n v dài. ệ ẫ ủ ệ ự ộ ơ ị

l L 0, 2[ln( )-0, 31]

ro = ( µ H/m) (2 – 11)

1

2. .oNTSET

Gl R

= (2 – 12)

Trong đó:

l: Chi u dài c c. ề ự

r: Bán kính c c ph n tr c n u c c là thép d t có b r ng b (m). ự ở ầ ướ ế ự ẹ ề ộ

Do đó: r =b/4

G i Z (x, t) là đi n tr xung kích c a n i đ t kéo dài, nó là hàm s c aọ ệ ở ủ ố ấ ố ủ

không gian và th i gian t ờ

),(

),( t)(x, Z

txI

txU= (2 – 13)

Trong đó U(x, t), I(x, t) là dòng đi n và đi n áp xác đ nh t h ph ngệ ệ ị ừ ệ ươ

trình vi phân:

.

.

o

o

U IL

x tI

G Ux

∂ ∂− = ∂ ∂ ∂− = ∂

(2 – 14)

Gi i h ph ng trình này ta đ c đi n áp t i đi m b t kỳ và t i th iả ệ ươ ượ ệ ạ ể ấ ạ ờ

đi m t trên đi n c c:ể ệ ự



( ) 1 21

1 . ., 2. . 1 cos

.K

t

T

ko

a k xU x t t T e

G l k l

π∞ −

=

= + −

∑ (2 – 15)

T đó ta suy ra t ng tr xung kích đ u vào c a n i đ t. ừ ổ ở ở ầ ủ ố ấ

( ) 12

1

2.1 10, 1 . 1

.K

t

T

ko

TZ t e

G l t k

∞ −

=

= + −

∑ (2 – 16)

V i: ớ

2

2 2

. .

.o o

k

L G lT

k π= (h ng s th i gian)ằ ố ờ

2

1 2

. .o oL G lT

π= ;

.21

k

TTk =

Tính toán n i đ t phân b dài khi có xét quá trình phóng đi n trong đ t. ố ấ ố ệ ấ

Vi c gi m đi n áp và c m t đ dòng đi n các ph n xa c a đi n c cệ ả ệ ả ậ ộ ệ ở ầ ủ ệ ự

làm cho quá trình phóng đi n trong đ t các n i này có y u h n so v i đ uệ ấ ở ơ ế ơ ớ ầ

vào c a n i đ t. Do đó đi n d n c a n i đ t (trong s đ đ ng tr ) khôngủ ố ấ ệ ẫ ủ ố ấ ơ ồ ẳ ị

nh ng ch ph thu c vào I, ữ ỉ ụ ộ ρ mà còn ph thu c vào to đ . Vi c tính toánụ ộ ạ ộ ệ

t ng tr s r t ph c t p và ch có th gi i b ng ph ng pháp g n đúng. ổ ở ẽ ấ ứ ạ ỉ ể ả ằ ươ ầ ở

đây trong ph m vi c a đ tài ta có th b qua quá trình phóng đi n trong đ t. ạ ủ ề ể ỏ ệ ấ

2.4. Tính toán n i đ t an toànố ấ

N i đ t t nhiên ố ấ ự

Trong ph m vi c a đ tài ta ch xét n i đ t t nhiên c a tr m là hạ ủ ề ỉ ố ấ ự ủ ạ ệ

th ng ch ng sét đ ng dây và c t đi n 110kV và 220kV t i tr m. ố ố ườ ộ ệ ớ ạ

-Tính Rc:

Dây ch ng sét ta s d ng lo i C-95 có rố ử ụ ạ o =1,88 km/Ω

Ta có đi n tr su t c a đ t ệ ở ấ ủ ấ ρ = 0,85104 Ω . cm

Tr m có 6 l 220kV, 8 l 110 kV. ạ ộ ộ Theo công th c (2 – 4) ta có:ứ

4

1

2

1.

1 R TN

++=

cs

c

c

R

R

R

n

Trong đó: n- s l dâyố ộ



-Đ i v i các l đ ng dây ch ng sét 220 KV: ố ớ ộ ườ ố

0,564 0,3 . 1,88 L . R R KV0CS === (Ω)

44,0

4

1

564,0

15

2

1

15.

6

1 R TN220 =

++=

(Ω)

-Đ i v i các l đ ng dây ch ng sét 110 KV: ố ớ ộ ườ ố

0,376 0,2 . 1,88 L . R R KV0CS === (Ω)

274,0

4

1

0,376

15

2

1

15.

8

1 R TN110 =

++=

(Ω)

V yậ 169,0274,044,0

274,0.44,0 R TN =

+= (Ω)

Nh n xét: ậ

Ta th y r ng Rấ ằ TN < 0,5Ω v m t lý thuy t là đ t yêu c u v n i đ t anề ặ ế ạ ầ ề ố ấ

toàn. Tuy nhiên n i đ t t nhiên có th x y ra bi n đ ng, chính vì v y ta c nố ấ ự ể ả ế ộ ậ ầ

ph i n i đ t nhân t o. ả ố ấ ạ

N i đ t nhân t oố ấ ạ

V i tr m b o v có kích th c hình ch nh t có các chi u là: ớ ạ ả ệ ướ ữ ậ ề

)(3701 ml = )(1502 ml =

Ta l y lùi l i m i đ u 1 m đ cách xa móng t ng tr m. ấ ạ ỗ ầ ể ườ ạ

Do đó ta s d ng m ch vòng bao quanh tr m là hình ch nh t ABCD cóử ụ ạ ạ ữ ậ

kích th c nh sau:ướ ư

Chi u dài lề 1 = 368 m ; Chi u r ng lề ộ 2 = 148m.

V y:ậ

dt

LK

Ltt

.

.ln

..2 R

2

MV πρ=

Trong đó:

L: chu vi c a m ch vòng. L = (lủ ạ 1 + l2). 2

Theo s đ ta cóơ ồ



L = (368 + 148). 2 = 1032 (m)

t: đ chôn sâu c a thanh làm m ch vòng, l y t =0,8 mộ ủ ạ ấ

ttρ : đi n tr su t tính toán c a đ t đ i v i thanh làm m chệ ở ấ ủ ấ ố ớ ạ

vòng chôn đ sâu t. ở ộ

ttρ = doρ . kmùa

Tra b ng v i thanh ngang chôn sâu 0,8 m ta cóả ớ kmùa =1,6

⇒ ttρ = 85. 1,6 = 136 (Ω . m)

d: đ ng kính thanh làm m ch vòng (n u thanh d t có b r ng là bườ ạ ế ẹ ề ộ

thì

d = b/2). Ta ch n thanh có b r ng là b = 4cm do đó ọ ề ộ

d = b/2 = 4/2 =2 (cm) = 0,02 (m)

K: h s ph thu c hình dáng c a h th ng n i đ tệ ố ụ ộ ủ ệ ố ố ấ .

B ng 2 – 1: H s K ả ệ ố ph thu c vào (lụ ộ 1/l2)



l1 / l2 1 2 3 4 5



K 5,53 5,81 6,42 8,17 10,40



Ta có 486,22

1 =l

l

Hình 2- 4: Đ th h s ph thu c hình dáng K. ồ ị ệ ố ụ ộ

T đ thừ ồ ị ta xác đ nh đ c K = 6,35ị ượ

Thay các công th c trên vào công th c tính Rứ ứ MV ta đ c ượ

2 2

MV

. 136 6,35.1032R .ln .ln 0,417( ) 1( )

2. . . 2.3,14.1032 0,8.0,02tt K L

L d t

ρπ

= = = Ω < Ω

V y đi n tr n i đ t c a h th ng là: ậ ệ ở ố ấ ủ ệ ố

Rht = . 0,169.0,417

0,12( )0,169 0,417

tn nt

tn nt

R R

R R= = = Ω

+ +

K t lu n: ế ậ

H th ng thi t k n i đ t nh trên đ m b o an toàn cho tr m bi n ápệ ố ế ế ố ấ ư ả ả ạ ế

110 / 220 kV

2.5. N i đ t ch ng sétố ấ ố

Trong khi thi t k n i đ t ch ng sét cho tr m bi n áp 110/220kV choế ế ố ấ ố ạ ế

phép n i đ t ch ng sét n i chung v i n i đ t an toàn. Do v y n i đ t ch ngố ấ ố ố ớ ố ấ ậ ố ấ ố

sét s là n i đ t phân b dài d ng m ch vòng. Do đó s đ thay th ch ngẽ ố ấ ố ạ ạ ơ ồ ế ố

sét nh hình 2 – 1. ư

Giá tr c a ị ủ Lo và Go đ c xác đ nh nh sau:ượ ị ư



*Tính Lo: Theo công th c (2. 11) ta có:ứ

0,2 ln 0,31o

lL

r = −

( mH /µ )

Trong đó: l là chi u dài đi n c c ề ệ ự

5162

1032

2=== CHUVIL

l (m)

r: bán kính đi n c cệ ự

01,04

04,0

42==== bd

r (m)

5160,2 ln 0,31 2,108( / )

0,01oL H mµ ⇒ = − =

*Tính G o : Áp d ng công th c (2-12)ụ ứ

1

2. .oNTSET

Gl R

=

Trong đó:

SETAT

MVATMVSNTS k

k

RRR .==

kmùa at=1,6 kmùa set =1,250,417.1,25

0,3251,6MVSETR = = (Ω)

312,977.10

2.516.0.325oG −= = (1/Ω.m)

*Tính phân b đi n áp và t ng tr xung kích c a h th ng n i đ t. ố ệ ổ ở ủ ệ ố ố ấ

Trong thi t k tính toán ta ch n d ng sóng xiên góc c a dòng đi n sét cóế ế ọ ạ ủ ệ

biên đ không đ i. ộ ổ

Ph ng trình sóng có d ng nh sau và đ c th hi n hình 2-5:ươ ạ ư ượ ể ệ ở

>=

<=

dsds

ds

s

aI

at

I

ττ

τ

t khi .

tkhi



I = a.

Is(A)

t(s)

Hình 2- 5: Đ th d ng sóng c a dòng đi n sét. ồ ị ạ ủ ệ

V i bớ iên đ dòng đi n sét là I =150 kAộ ệ

Đ d c c a dòng sét là a=30 kA/ộ ố ủ µ s

Nên th i gian đ u sóng là ờ ầ τ đs= 150

5( s)30

I

aµ= =

Theo công th c (2 – 13) ta có t ng tr xung kích c a h th ng n i đ tứ ổ ở ủ ệ ố ố ấ

nhân tao là:

( ) 12 2

1

2.1 10, 1 .

.

ds

KT

dsko ds

T eZ

G l k k

τ

ττ

−∞

=

= + −

∑

Do coi m ch vòng là s ghép song song c a hai tia nên ạ ự ủ

( ) 12 2

1

2.1 10, 1 .

2. .

ds

KT

ds MVko ds

T eZ

G l k k

τ

ττ

−∞

=

= + −

∑

Đ xác đ nh đ c Zể ị ượ Σ(0, τ đs), ta xét các chu i s sau:ỗ ố

Chu i s : ỗ ố ..1

...2

1

1

11222

12

++++=∑∞

= kkk

Chu i s : ỗ ố ......21

.1

2221

2

21

++++=−−−

−∞

=∑

k

eeee

k

K

dsdsds

K

ds TTTT

k

ττττ

Trong chu i s này ta ch xét đ n s h ng ch a eỗ ố ỉ ế ố ạ ứ -4 (T s h ng eừ ố ạ -5 tr điở

có giá tr r t nh so v i các s h ng tr c nên ta có th b qua) . T c là taị ấ ỏ ớ ố ạ ướ ể ỏ ứ

tính đ n k sao cho: ế 4≥k

ds

T

τ (k∈Z+)



Ta có:

4

21

≥=

k

TTds

k

ds ττ hay

ds

Tk

τ12 .4≥ (k∈Z+)

ds

Tk

τ1.2≥

2 3 20 0

1 2 2

. . 2,108.2,977.10 .516169,5

. 3,14

L G lT

π

−

= = = ( sµ )

,6115

169,5.2.2 1 ==≥

ds

Tk

τ

Ta ch n k trong kho ng t 1ọ ả ừ ÷ 12 (k∈Z+)

B ng 2 – 3: B ng tính toán chu i ả ả ỗ K

ds

T

k

ek

τ−∞

=∑ .

1

12

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2

1

k1,000 0,250 0,111 0,062 0,040 0,028 0,020 0,016 0,012 0,010 0,008 0,007

Tk(µs) 169,502 42,376 18,834 10,594 6,780 4,708 3,459 2,648 2,093 1,695 1,401 1,177

k

ds

T

τ0,029 0,118 0,265 0,472 0,737 1,062 1,445 1,888 2,389 2,950 3,569 4,248

KTds

eτ

− 0,971 0,889 0,767 0,624 0,478 0,346 0,236 0,151 0,092 0,052 0,028 0,014

2k

e K

ds

T

τ−

0,971 0,222 0,085 0,039 0,019 0,010 0,005 0,002 0,001 0,001 0,000 0,000



T b ng trên ta cóừ ả

12

21

11,56

k k==∑

355,1.112

12

=−

=∑ K

ds

T

k

ek

τ

V y ậ

( ) 3

1 2.169,50, 1 .(1,56 1,355) 4,95

2.2,977.10 .516 5dsZ τ − = + − =

(Ω)

Ki m tra đi n áp trên các thi t bể ệ ế ị

Trong tr m bi n áp ph n t quan tr ng nh t là tr m bi n áp, đây cũng làạ ế ầ ử ọ ấ ạ ế

ph n t y u nh t nên ta ch c n ki m tra v i máy bi n áp. Đ i v i tr mầ ử ế ấ ỉ ầ ể ớ ế ố ớ ạ

bi n áp khi có dòng đi n sét đi vào n i đ t đ đ m b o an toàn ph i thoế ệ ố ấ ể ả ả ả ả

mãn đi u ki n:ề ệ

Uđ=I. ZXK(0, τ đs) < U50% MBA

Trong đó:

I : Biên đ c a dòng đi n sét. ộ ủ ệ

ZXK(0, τ đs): T ng tr xung kích đ u vào n i đ t c a dòngổ ở ở ầ ố ấ ủ

đi n sét. ệ

U50% MBA : Đi n áp 50% c a máy bi n ápệ ủ ế

Đ i v i MBA 110(kV) Uố ớ 50% MBA=460 kV.

Đ i v i MBA 220(kV) Uố ớ 50% MBA=900 kV.

=> L y Uấ 50%MBA = 460kV

Ki m tra đi u ki n này ta th y:ể ề ệ ấ

Uđ=I. ZXK(0, τ đs) = 150. 4,95=743 kV > U50% MBA = 460 kV

Ta th y r ng ph i ti n hành n i đ t b sung đ đ m b o không cóấ ằ ả ế ố ấ ổ ể ả ả

phóng đi n ng c. ệ ượ

N i đ t b sungố ấ ổ



Đ gi m đi n tr n i đ t đ ng th i đ m b o đ c tiêu chu n theo yêuể ả ệ ở ố ấ ồ ờ ả ả ượ ẩ

c u c a n i đ t ch ng sét ta ch n ph ng án đóng c c b xung t o thànhầ ủ ố ấ ố ọ ươ ọ ổ ạ

m ch vòng. ạ

a. Tính đi n tr thanh:ệ ở

S d ng thanh lo i thép d t có chi u dài L b r ng 0,04m chôn sâuử ụ ạ ẹ ề ề ộ

0,8m (là m ch vòng n i đ t hình ch nh t trong n i đ t nhân t o). ạ ố ấ ữ ậ ố ấ ạ

2.ln

2. . .tt

t

K LR

L t d

ρπ

=

Trong đó . 85.1,25 106,25tt muaKρ ρ= = = (Ω.m)

2106,25 6,35.516ln 0,6

2.516.3,14 0,8.0,02tR = = (Ω)

b. Tính đi n tr c c:ệ ở ọ

Đ i v i c c tròn đi n tr t n đ c tính theo công th c:ố ớ ọ ệ ở ả ượ ứ

2. 4 '

(ln ln )2. . 2 4 '

ttc

l l t lR

l d t l

ρπ

+= +−

l: là chi u dài c c l = 3ề ọ m

d:đ ng kính d=0,06 mườ

ρ tt: Là đi n tr su t c a đ t, đ i v i c c ta có ệ ở ấ ủ ấ ố ớ ọ ρ = ρ đo. Kmc cọ

Tra b ng (2-1) sách h ng d n thi t k KTĐCA ta có Kả ướ ẫ ế ế mc = 1,15

V y: ậ

ρ tt = 85. 104. 1,15 = 97,75 (Ωm).

d: Đ ng kính c c. ườ ọ

t,: Là đ chôn sâu c a c c: ộ ủ ọ3

' 0,8 2,32 2

lt t= + = + = (m)

Thay vào công th c trên ta cóứ :

Rc = 65,2533,2.4

33,2.4ln

2

1

06,0

3.2ln

3.14,3.2

75,97 =

−++ (Ω)



t=0,8m

t'=2,3m

a

l=3m

Hình 2- 6: S đ đóng c c b sung. ơ ồ ọ ổ

c. Tính đi n tr h th ng sau khi đóng c cệ ở ệ ố ọ

Sau khi tính đ c Rượ t và Rc ta tính đi n tr n i đ t nhân t o c a h th ngệ ở ố ấ ạ ủ ệ ố

thanh vòng – c cọ :

5,0...

.<

+=

cttc

tcnt RnR

RRR

ηη

(2-11)

Trong đó:

Rc: Đi n tr c a m t c cệ ở ủ ộ ọ

Rt: Đi n tr c a m ch vòngệ ở ủ ạ

ηt: H s s d ng c a m ch vòngệ ố ử ụ ủ ạ

ηc: H s s d ng c a c cệ ố ử ụ ủ ọ

n: S c c trong h th ngố ọ ệ ố

Trong công th c này ta m i ch bi t Rứ ớ ỉ ế c và Rt v y ta ph i tìm Rậ ả nt đ t giáạ

tr nh nh t và đ m b o sau khi tính toán n i đ t ch ng sét mà v n đ m b oị ỏ ấ ả ả ố ấ ố ẫ ả ả

đ c tiêu chu n n i đ t ch ng sét đây Rượ ẩ ố ấ ố ở c và Rt ph thu c vào s c c taụ ộ ố ọ

xét.

V y ta xét theo t s ậ ỷ ố la

v i các thông s :ớ ố

111 1. 3

aa l

l= ⇒ = = S c c nố ọ 1 = 344

3

1032

1

==a

l(c c)ọ

222 2. 6

aa l

l= ⇒ = = s c c nố ọ 2 = 172

6

1032

2

==a

l(c c)ọ



333 3. 9

aa l

l= ⇒ = = s c c nố ọ 3 = 66,114

9

1032

3

==a

l(c c)ọ

Tra b ng (2-4 và 2-6) trong tài li u ả ệ [2] ta có:

S c c:ố ọ

n1 = 344 c cọ ηt = 0,19 ηc = 0,33

n2 = 172 c cọ ηt = 0,23 ηc = 0,54

n3 = 115 c cọ ηt = 0,33 ηc = 0,57

Đ an toàn nh t ta s d ng tr ng h p nào có đi n tr Rể ấ ử ụ ườ ợ ệ ở nt nhỏ

nh t. S d ng tr ng h p có aấ ử ụ ườ ợ 1/l = 1 và S c c là 344(c c)ố ọ ọ

Thay các s li u đã có trên vào công th cố ệ ở ứ :

Rnt = . 25,64.0,6

0,21. . . 25,64.0,19 0,6.0,33.344

c t

c t t c

R R

R R nη η= =

+ + (Ω)

Đi n tr n i đ t c a h th ng sau khi đóng thêm c c. ệ ở ố ấ ủ ệ ố ọ

RHT =.nt tn

nt tn

R R

R R+ = 0, 21.0,169

0,0930, 21 0,169

=+ (Ω)

Ta ti n hành ki m tra đi u ki n ch ng sét c a h th ng n i đ tế ể ề ệ ố ủ ệ ố ố ấ

trên

Tính L 0,2 ln 0,31o

lL

r = −

( mH /µ )

5160,2 ln 0,31 2,108

0,01oL ⇒ = − =

( mH /µ )

Tính G:

1

2. .oNTSET

Gl R

=

Trong đó:

314.10

2.516.0,093oG −= = (Ω)

2 3 2

1 2 2

. . 2,108.4.10 .516261,47

. 3,14o oL G l

Tπ

−

= = = ( sµ )



1 261,472. 2. 14,46

5ds

Tk

τ≥ = =

Ta ch n k trong kho ng t 1ọ ả ừ ÷ 15 (k∈Z+)

B ng 2 – 3: B ng tính toán chu i ả ả ỗ K

ds

T

k

ek

τ−∞

=∑ .

1

12

T b ng trên ta cóừ ả

15

21

11,58

k k==∑

17

21

1. 1,4

ds

KT

k

ek

τ−

==∑

V y ậ

( ) 3

1 2.169,50, 1 .(1,58 1,4) 3,45

2.2,977.10 .516 5dsZ τ − = + − =

(Ω)

Uđ=I. ZXK(0, τ đs) = 150. 3,45= 66,517 kV > U50% MBA = 460 (kV)

Ta th y r ngấ ằ ph i ti n hành n i đ t b sung đ đ m b o không cóả ế ố ấ ổ ể ả ả

phóng đi n ng c. ệ ượ

Trong n i đ t b sung ta s d ng d ng n i đ t t p trung g m thanh vàố ấ ổ ử ụ ạ ố ấ ậ ồ

c c t i các chân các c t thu sét và chân các thi t b . ọ ạ ộ ế ị

Ch n thanh n i đ t b sung là lo i thép d p có: chi u dài l=12 m, bọ ố ấ ổ ạ ẹ ề ề

r ng b= 0,04 m. ộ



D c theo chi u dài thanh có chôn 3 c c tròn có:chi u dài c c l=3 m,ọ ề ọ ề ọ

đ ng kính d = 0,04 m. ườ

Kho ng cách gi a hai c c a= 6 m, đ chôn sâu t=0,8 m. ả ữ ọ ộ

Đi n tr n i đ t c a thanh là: ệ ở ố ấ ủ

Rt = dh

lK

ltt

.

.ln

..2

2

πρ

Trong đó: K = 1

ttρ = ρ . Kmt =85. 1,25 = 106,25 ( m.Ω )

l = 12 m, h = 0,8 m, d = b / 2 = 0,04 / 2 = 0,02 (m)

→ Rt = 83,1202,0.8,0

12.1ln

12..2

25,106 2

=π (Ω)

Tính đi n tr c a c c: ệ ở ủ ọ

2. 4 '(ln ln )

2. . 2 4 'tt

c

l l t lR

l d t l

ρπ

+= +−

d = 0,04 (m)

t = 0,8 + 3/2 = 2,3 (m)

t=0,8mt'=2,3m

a=6m

l=3m

l=12m

Hình 2- 7: S đ n i đ t b sung. ơ ồ ố ấ ổ

65,2533,2.4

33,2.4ln

2

1

04,0

3.2ln

3.14,3.2

75,97 =

−++=cR (Ω)

Đi n tr n i đ t b sung đ c xác đ nh theo ệ ở ố ấ ổ ượ ị

RbxS =

CttSC

St

SC

RnR

RR

ηη ...

.

+

Tra b ng ph n ph l c ta có: ả ầ ụ ụ



ht = 0,92 , hC = 0,85

V i ớ n = 3; 23

6 ==l

a

RbxS = 11,6

92,0.73,273.85,0.83,12

73,27.83,12 =+ (Ω)

Tính t ng tr xung kích c a h th ng n i đ t khi có n i đ t b sung: ổ ở ủ ệ ố ố ấ ố ấ ổ

Nh trên ta có s đ thay th c a h th ng n i đ t g m đi n c m vàư ơ ồ ế ủ ệ ố ố ấ ồ ệ ả

đi n d n. Nh phép bi n đ i Laplace ta tìm đ c giá tr c a t ng tr sóngệ ẫ ờ ế ổ ượ ị ủ ổ ở

đ u vào h th ng n i đ t b sung. ầ ệ ố ố ấ ổ

( )

2.

. 2.1.

0; 11cos

x dsKR R R Tbx nt nt e A B

RR R ntKds bx ntR xbx K

τπ

τ

− ∞ = + = +∑ ∑

+∑ = +

Trong đó:

A = 198,0205,011,6

205,0.11,6.=

+=

+ ntbx

ntbx

RR

RR (Ω)

B = 1

2

.

1

.

cos

1.2 T

x

K

Kbx

nt

ntdsK

e

xR

RR

τπ

−∞

=∑

+

Đ i v i chu i B ta ch tính t i eố ớ ỗ ỉ ớ - 4 hay

21

21

. 261,474 2 2 45,41( )

. 5K ds

Kds

x Tx rad

T

τ π ππ τ

≤ → ≥ = =

Giá tr xị K đ c xác đ nh theo: ượ ị

KKKbs

ntK xxx

R

Rtgx .034,0).

11,6

205,0().( −=−=−=

V y xậ K là nghi m c a ph ng trình: ệ ủ ươ

KK xtgx .034,0−=

Gi i ph ng trình b ng Matlap nh sau. ả ươ ằ ư

function tinhnghiem n = 0; for x = [0:0.00001:30];



y = tan(x)+ 0.03467*x; if abs(y) < 1e4 n = n + 1 ; x0(n)=x; y0(n)=y; end end e = 1e3; for i = 1:n1 for j = i+1:n if abs(x0(i)x0(j))<e if abs(y0(i)) > abs(y0(j)) x0(i)=0; y0(i)=0; else x0(j)=0; y0(j)=0 ; end end end end for i=1:n if ~(x0(i) == 0) disp(x0(i)); end end

Nghi m c a ph ng trình là ệ ủ ươ Kxy .034,0−= và đ ng cong ườ Ktgxy = cho

trong b ng:ả

B ng 2- 4-a: B ng tính toán Bk:ả ả

K 1 2 3 4 5 6 7 8

xK (rad) 3,040 6,085 9,125 12,520 15,220 18,260 21,335 24,425

Kxcos -0,995 0,980 -0,955 0,999 -0,883 0,831 -0,792 0,760

Kx2cos

11,010 1,040 1,096 1,002 1,282 1,447 1,593 1,732

2

1

cosnt

bx k

R

R X+ 1,044 1,074 1,129 1,036 1,315 1,481 1,626 1,766

1

2

.T

x dsK

eτ

π

− 0,986 0,947 0,885 0,794 0,711 0,612 0,512 0,416

BK 0,387 0,362 0,321 0,314 0,222 0,170 0,129 0,097



B ng 2- 4-b: B ng tính toán Bk:ả ả

K 9 10 11 12 13 14xK (rad) 27,510 30,600 33,715 36,785 39,900 43,000

Kxcos -0,722 0,685 -0,666 0,610 -0,589 0,555

Kx2cos

11,919 2,130 2,257 2,683 2,880 3,246

2

1

cosnt

bx k

R

R X+ 1,953 2,163 2,291 2,717 2,914 3,279

1

2

.T

x dsK

eτ

π

− 0,328 0,252 0,188 0,137 0,096 0,066

BK 0,069 0,048 0,034 0,021 0,014 0,008

14

1

2,2k K

B=

=∑ (Ω)

V i: ớ

Z (0 ; tđs) = A + 7

1K

B=

∑Z (0 ; tđs) = 0,198 + 2,2 = 2,4 (Ω)

Ki m tra yêu c u c a n i đ t ch ng sét: ể ầ ủ ố ấ ố

I. Z (0 ; tđs) = 150. 2,4 = 360 (kV) < U50 % (110 kV) = 460 (kV)

V y tho mãn đi u ki n n i đ t ch ng sét. ậ ả ề ệ ố ấ ố

2.6. K t lu nế ậ

Sau khi th c hi n n i đ t b sung cho các c t thu sét ta th y h th ngự ệ ố ấ ổ ộ ấ ệ ố

n i đ t có n i đ t b sung đ t tiêu chu n v k thu t n i đ t ch ng sét choố ấ ố ấ ổ ạ ẩ ề ỹ ậ ố ấ ố

tr m 110/220 kV. ạ



CH NG 3. B O V CH NG SÉT Đ NG DÂYƯƠ Ả Ệ Ố ƯỜ

3.1. M đ u. ở ầ

Đ ng dây t i đi n ph n l n là đ ng dây trên không có chi u dàiườ ả ệ ầ ớ ườ ề

r t l n và đi qua nhi u vùng khác nhau nên xác su t b sét đánh t ng đ iấ ớ ề ấ ị ươ ố

gây ra phóng đi n trên cách đi n đ ng dây và gây s c c t đi n. M t khácệ ệ ườ ự ố ắ ệ ặ

khi sét đánh vào đo n dây g n tr m thì s t o nên sóng truy n vào tr m gâyạ ầ ạ ẽ ạ ề ạ

s c phá ho i cách đi n c a thi t b đi n trong tr m. Do đó ta ph i ti nự ố ạ ệ ủ ế ị ệ ạ ả ế

hành nghiên c u ch ng sét cho đ ng dây t i đi n, đ c bi t là nh ng đo nứ ố ườ ả ệ ặ ệ ữ ạ

đ ng dây g n đ n tr m thì ph i đ c tính toán b o v c n th n. Vì thườ ầ ế ạ ả ượ ả ệ ẩ ậ ế

đ ng dây c n đ c b o v ch ng sét v i m c an toàn cao. ườ ầ ượ ả ệ ố ớ ứ

Quá đi n áp khí quy n xu t hi n do sét đánh tr c ti p lên đ ngệ ể ấ ệ ự ế ườ

dây ho c do sét đánh xu ng đ t g n đ ng dây t o nên quá đi n áp c mặ ố ấ ầ ườ ạ ệ ả

ng. Tr s c a quá đi n áp khí quy n là r t l n nên không th ch n m cứ ị ố ủ ệ ể ấ ớ ể ọ ứ

cách đi n c a đ ng dây đáp ng đ c hoàn toàn yêu c u c a quá đi n ápệ ủ ườ ứ ượ ầ ủ ệ

mà ch có th ch n theo m c h p lý v m t kinh t và k thu t. Do đó yêuỉ ể ọ ứ ợ ề ặ ế ỹ ậ

c u đ i v i b o v ch ng sét đ ng dây không ph i là an toàn tuy t đ i màầ ố ớ ả ệ ố ườ ả ệ ố

ch c n m c đ gi i h n h p lý. ỉ ầ ở ứ ộ ớ ạ ợ

3.2. Ch tiêu b o v ch ng sét đ ng dây. ỉ ả ệ ố ườ

Trong ph n này ta s tính toán các ch tiêu b o v ch ng sét đ ngầ ẽ ỉ ả ệ ố ườ

dây, trên c s đó xác đ nh đ c các ph ng h ng và bi n pháp đ gi mơ ở ị ượ ươ ướ ệ ể ả

s l n c t đi n c a đ ng dây c n b o v . ố ầ ắ ệ ủ ườ ầ ả ệ

3. 2. 1. C ng đ ho t đ ng c a sét:ườ ộ ạ ộ ủ

S ngày sétố : C ng đ ho t đ ng c a sét đ c bi u th b ng sườ ộ ạ ộ ủ ượ ể ị ằ ố

ngày có giông sét hàng năm (nng. s). Các s li u này đ c xác đ nh theo s li uố ệ ượ ị ố ệ

quan tr c các đài tr m khí t ng phân b trên lãnh th t ng n c. ắ ở ạ ượ ố ổ ừ ướ

M t đ séậ ộ t : Đ tính toán s l n có phóng đi n xu ng đ t c n bi tể ố ầ ệ ố ấ ầ ế

v s l n có sét đánh trên di n tích 1kmề ố ầ ệ 2 m t đ t ng v i m t ngày sét, nóặ ấ ứ ớ ộ

có tr s kho ng mị ố ả s = 0,1 ÷ 0,15 l n/kmầ 2. ngày sét. T đó s tính đ c sừ ẽ ượ ố

l n sét đánh vào các công trình ho c lên đ ng dây t i đi n. K t qu tínhầ ặ ườ ả ệ ế ả

toán này cho m t giá tr trung bình. ộ ị



3. 2. 2. S l n sét đánh vào đ ng dây:ố ầ ườ

a. S l n sét đánh vào đ ng dây:ố ầ ườ

Coi m t đ sét là đ u trên toàn b di n tích vùng có đ ng dây đi qua, cóậ ộ ề ộ ệ ườ

th tính s l n sét đánh tr c ti p vào đ ng dây trong m t năm là:ể ố ầ ự ế ườ ộ

310.... −= hLnmN ngss (3-1)

Trong đó: ms: m t đ sét vùng có đ ng dây đi quaậ ộ ườ

nng. s: s ngày sét trong m t năm. ố ộ

h: chi u cao trung bình c a các dây d n (m). ề ủ ẫ

L: chi u dài c a đ ng dây (km). ề ủ ườ

L y L = 100km ta s có s l n sét đánh vào 100km d c chi u dài đ ngấ ẽ ố ầ ọ ề ườ

dây trong m t năm. ộ

hnhnN ngsngs .).09,006,0(10.100.6..).15,01,0( 3 ÷=÷= − (3-2)

Tuỳ theo v trí sét đánh quá đi n áp xu t hi n trên cách đi n đ ng dâyị ệ ấ ệ ệ ườ

có tr s khác nhau. Ng i ta phân bi t s l n sét đánh tr c ti p vào đ ngị ố ườ ệ ố ầ ự ế ườ

dây có dây ch ng sét thành ba kh năng. ố ả

b. Sét đánh vào đ nh c t: ỉ ộ

2

NN dc ≈

(3-3)

c. Sét đánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d n: ố ẫ αϑ.NNdd = (3-4)

Trong đó N: t ng s l n sét đánh vào đ ng dây. ổ ố ầ ườ

αϑ : xác su t sét đánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d n, nó ph thu cấ ố ẫ ụ ộ

vào góc b o v ả ệ α và đ c xác đ nh theo công th c sau:ượ ị ứ

4

90

.lg −= chα

ϑα (3-5)

Trong đó hc: chi u cao c a c t (m). ề ủ ộ

α : góc b o v (đ ). ả ệ ộ

d. Sét đánh vào đi m gi a kho ng v t:ể ữ ả ượ

2

NNNNN dddckv ≈−−= (3-6)



3. 2. 3. S l n phóng đi n do sét đánh. ố ầ ệ

Khi b sét đánh, quá đi n áp tác d ng vào cách đi n c a đ ng dây (sị ệ ụ ệ ủ ườ ứ

và kho ng cách không khí gi a dây d n và dây ch ng sét) có th gây ra phóngả ữ ẫ ố ể

đi n. Kh năng phóng đi n đ c đ c tr ng b i xác su t phóng đi n ệ ả ệ ượ ặ ư ở ấ ệ pdϑ .

Nh th ng v i s l n sét đánh Nư ế ứ ớ ố ầ i s l n phóng đi n: ố ầ ệ

pdipdi NN ϑ.= (3-7)

Xác su t phóng đi n ấ ệ pdϑ ph thu c tr s c a quá đi n áp và đ c tínhụ ộ ị ố ủ ệ ặ

cách đi n (V-S) c a đ ng dây. ệ ủ ườ

ddpdcdpd UUP . ≥=ϑ (3-8)

a. S l n c t đi n do sét đánh vào đ ng dây. ố ầ ắ ệ ườ

Khi có phóng đi n trên cách đi n c a đ ng dây, máy c t có th b c tệ ệ ủ ườ ắ ể ị ắ

ra n u có xu t hi n h quang t n s công nghi p t i n i phóng đi n. Xácế ấ ệ ồ ầ ố ệ ạ ơ ệ

su t hình thành h quang ấ ồ η ph thu c vào đi n áp làm vi c trên cách đi nụ ộ ệ ệ ệ

pha c a đ ng dây và đ dài cách đi n c a đ ng dây. Có th xác đ nh ủ ườ ộ ệ ủ ườ ể ị η

theo b ng sau. ả

B ng 3- 1: B ng xác su t hình thành h quang ả ả ấ ồ ).( lvEf=η



cs

lvlv L

UE = 10 20 30 50



η 0,1 0,25 0,45 0,6



V i Uớ lv: đi n áp pha làm vi c.ệ ệ

Lcs : chi u dài chu i s . ề ỗ ứ

Hình3- 1: Đ th ồ ị ).( lvEf=η

Đ i v i đ ng dây dùng c t g tính theo công th c ố ớ ườ ộ ỗ ứ

210).4.5,1( −−= tbEη (3-9)

Etb: là c ng đ tr ng trung bình trên t ng chi u dài cách đi n ( kV/m).ườ ộ ườ ổ ề ệ

Cu i cùng có th tính s l n c t c a đ ng dây t ng ng v i s l nố ể ố ầ ắ ủ ườ ươ ứ ớ ố ầ

sét đánh Ni:

ηϑη ... pdipdicdi NNn == (3-10)

S l n c t đi n t ng c ng c a đ ng dây:ố ầ ắ ệ ổ ộ ủ ườ

∑= cdicd nn (3-11)

b. S l n c t đi n do quá đi n áp c m ng. ố ầ ắ ệ ệ ả ứ

S l n phóng đi n do sét đánh g n đ ng dây c m ng gây phóng đi nố ầ ệ ầ ườ ả ứ ệ

trên cách đi n đ ng dây. ệ ườ

260

%50

%50

..).4,236,15( U

spdcu e

U

hnN

−÷= (3-12)

Trong đó ns: là s ngày sét trong m t năm. ố ộ

h : đ treo cao trung bình c a dây d n. ộ ủ ẫ

U50%: đi n áp phóng đi n 50% c a chu i s . ệ ệ ủ ỗ ứ

Nh v y s l n đ ng dây b c t đi n do quá đi n áp c m ngư ậ ố ầ ườ ị ắ ệ ệ ả ứ



η.pdcucdcu Nn = (3-13)

Đ ng dây 110kV tr lên do m c cách đi n cao (Uườ ở ứ ệ 50% l n) nên su t c tớ ấ ắ

do quá đi n áp c m ng có tr s bé và trong cách tính toán có th b quaệ ả ứ ị ố ể ỏ

thành ph n này. ầ

3.3. Tính toán ch tiêu b o v ch ng sét đ ng dây.ỉ ả ệ ố ườ

3. 3. 1. Mô t đ ng dây c n b o vả ườ ầ ả ệ

a) K t c u c t đi n. ế ấ ộ ệ

C B

A

hc=27m

15 m

6 m

Hình 3-2: S đ c t l đ n 220kV.ơ ồ ộ ộ ơ

Lo i c t: s t, m chạ ộ ắ ạ đ n. ơ

Chi u cao c t: 27m. ề ộ

Chu i s : ỗ ứ

+ S l ng 14 bát. ố ượ

+ Lo i ạ 5,4C −Π có chi u dài 1 bát s là lề ứ sứ = 170mm.

Đ cao treo dây d n pha A: ộ ẫ 21m.

Đ cao treo dây d n pha B: 15m. ộ ẫ

Đ cao treo dây d n pha ộ ẫ C: 15m.

b) Dây d n và dây ch ng sét. ẫ ố

Dây d n AC – 300. ẫ

Dây ch ng sét C – 95ố



Kho ng v t lả ượ kv=320m.

c) N i đ t c t đi nố ấ ộ ệ

Đi n tr su t c a n i đ t ệ ở ấ ủ ố ấ m.85Ω=ρ .

Đi n tr n i đ t c t đi n Rệ ở ố ấ ộ ệ c = 15Ω .

3. 3. 2. Đ võng, đ treo cao trung bình, t ng tr , h s ng u h pộ ộ ổ ở ệ ố ẫ ợ c a đ ng dây. ủ ườ

a) Đ võng c a dây. ộ ủ

Đ võng c a dây d n AC-300: ộ ủ ẫ

Các thông s s a dây AC - 300:ố ủ

ng su t cho phép: Ứ ấ 2/58,8 mmkgcp =σ .

Modul đàn h i: ồ 2/8250 mmkgE = .

H s giãn n nhi t: ệ ố ở ệ C06 /110.2,19 −=α .

T i tr ng do tr ng l ng gây ra ả ọ ọ ượ 231 ./10.46,3 mmmkgg −= .

T i tr ng do gió gây ra (áp l c gió c p 3 v i v=30m/s): ả ọ ự ấ ớ F

Pg v=3

Trong đó + vxv FV

CP .16

..2

α= là l c tác d ng c a gió lên 1m dây ự ụ ủ

+ 7,0=α là h s không đ u c a áp l c gióệ ố ề ủ ự

+ 2,1=xC là h s khí đ ng hóc c a dây d n ph thu c vàoệ ố ộ ủ ẫ ụ ộ

đ ng kính c a dây(ườ ủ 2,1=xC khi d< 20 mm)

+ 310..1 −= dFv m:là di n tích ch n gió c a 1m dâyệ ắ ủ

V yậ

33 10.5,1910.300

.2 −− =Π

=vF (m)

924,010.5,19.16

30.2,1.7,0 3

2

== −vP (kG/m)

)./(10.08,3300

924,0 233 mmmkGg −==

T i tr ng t ng h p:ả ọ ổ ợ



)./(10.632,410.08,346,3 2332223

21 mmmkGggg −− =+=+=

Ta có:

21

2

).(.24.

ggl baobao

cpgh −−

=θθασ

52,267)10.46,3()10.632,4(

)525(10.2,19.24.58,8

2323

.6

=−

−= −−

−

(m)

Ki m tra đi u kiên ta th y ể ề ấ 320 267,52l = > (m)

V y phậ ng trình tr ng thái l y l y tr ng thái ng v i ươ ạ ấ ấ ạ ứ ớ o∙bθ làm tr ngạ

thái xu t phát. Phấ ng trình tr ng thái có d ng: ươ ạ ạ

023 =−− BA δδ

099,75524

320.8250.)10.632,4(

24

..

845,4)525.(8250.10.2,1958,8.24

8250.)10.632,4.(32058,8

).(.24

..

22322

62

232

min·20

21

2

0

===

−=−−−=

−−−=

−

−−

lEgB

EEgl

A ob θθαδ

δ

Ta có ph ng trình: ươ 099,755845,4 23 =−+ δδ

có nghi m ệ )/(744,7 2mmkG=δ

Đ võng: ộ 719,5744,7.8

320.10.632,4

.8

. 232

===−

δlg

f (m)

Đ võng c a dây d n ch ng sét: ộ ủ ẫ ố

Tính t ng t ta có: ươ ự 12,5=f (m)

b) Đ treo cao trung bình c a dây d n pha A ( hộ ủ ẫ Atb).

Đ treo cao trung bình c a dây d n pha A là:ộ ủ ẫ

187,17719,5.3

221.

3

2 =−=−= cscstbcs fhh (m)

Góc b o v pha A: ả ệ

'33265,02127

33 0=⇒=−

=−

= AAcs

A hhtg αα

T ng t ta có: Đ treo cao trung bình c a dây d n pha B(C ) là:11,18 mươ ự ộ ủ ẫ



Góc b o v pha B(C ): ả ệ '32200=Bα

c) T ng tr sóng c a dây d n. ổ ở ủ ẫ

T ng tr sóng c a dây d n đ c tính theo công th c:ổ ở ủ ẫ ượ ứ

r

hZdd

.2ln.60=

(3-14)

Trong đó: r: Bán kính dây d n. ẫ

h: Đ treo cao trung bình c a dây d n. ộ ủ ẫ

T ng tr sóng pha A. ổ ở

Dây d n pha A là dây AC-ẫ 300 có r = 9,78. 10-3m nên:

918.48910.78,9

187,17.260

.2ln.60

3=== −r

hZ

tbAdd

A (Ω )

T ng tr sóng pha B(C). ổ ở

T ng t ta có ươ ự 15,464=ddBZ (Ω )

T ng tr sóng dây ch ng sét. ổ ở ố

Dây ch ng sét là dây C-95 có r = 5,35. 10ố -3m

Khi không k đ n nh h ng c a v ng quang. ể ế ả ưở ủ ầ

069,54510.35,5

587,23.260

.2ln.60

3=== −r

hZ

tbcs

cs (Ω )

Khi có k đ n nh h ng c a v ng quang. ể ế ả ưở ủ ầ

λcsCS

VQ

ZZ =

λ =1,4 : là h s hi u ch nh khi xu t hi n v ng quang đ c tra tệ ố ệ ỉ ấ ệ ầ ượ ừ b ng v i c p đi n áp 220kVả ớ ấ ệ

335,3894,1

069,545 ===λ

csCSVQ

ZZ (Ω )

d) H s ng u h pệ ố ẫ ợ .



lxµ

d12

D 12

1

2

2'

1'

h2

h1

Hình 3-3: S đ xác đinh h s ng u h p. ơ ồ ệ ố ẫ ợ

Khi ch a có v ng quang thì h s ng u h p K đ c tính nh sau v i dâyư ầ ệ ố ẫ ợ ượ ư ớ

d n 1 và dây ch ng sét 2. ẫ ố

2

2

12

12

0 .2ln

ln

r

hd

D

K = (3-15)

Trong đó: h2 là đ treo cao c a dây ch ng sét. ộ ủ ố

r2: bán kính c a dây ch ng sét. ủ ố

d12: kho ng cách gi a dây ch ng sét và dây d n. ả ữ ố ẫ

D12: kho ng cách gi a dây ch ng sét và nh c a dây d n. ả ữ ố ả ủ ẫ

Khi xét đ n nh h ng c a v ng quang đi n: ế ả ưở ủ ầ ệ

λ.0KK vq = (3-16)

H s ng u h p gi a dây d n pha A và dây ch ng sétệ ố ẫ ợ ữ ẫ ố .

V i pha A ta có:ớ

Đ treo cao c a dây d n hộ ủ ẫ 1 = 21m.

Đ treo cao c a dây ch ng sét hộ ủ ố 2 = 27m.

Đ dài c a xà lộ ủ xà = 3m.

Bán kính dây d n rẫ 2 = 9,775. 10-3m.



Ta tính đ c:ượ2 2

12 2 1

2 2

( )

3 (27 21) 10, 26

xad l h h= + −

= + − =( )m

2 212 1 2

2 2

( )

3 (27 21) 48,09( )

xaD l h h

m

= + +

= + + =

168,0

10.775,9

27.2ln

26,10

09,48ln

3

0 ==

−

AK

235,0168,0.4,1 ==AvqK

H s ng u h p gi a dây d n pha B(C) và dây ch ng sét. ệ ố ẫ ợ ữ ẫ ố

Tính toán t ng t ta có: ươ ự 18,0== Cvq

Bvq KK

e) Nh n xét. ậ

Khi tính toán các ch tiêu ch ng sét do các pha có các thông s khác nhauỉ ố ố

nên trong n i tr ng h p ta ch n tr ng h p nguy hi m nh t đ tính. ỗ ườ ợ ọ ườ ợ ể ấ ể

Khi sét đánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d n ta ch xét cho pha Aố ẫ ỉ

(pha có góc b o v l n nh t). ả ệ ớ ấ

Khi sét đánh vào kho ng v t dây ch ng sét ta tính cho pha B ho c Cả ượ ố ặ

(pha có h s ng u h p nh h n). ệ ố ẫ ợ ỏ ơ

Khi sét đánh vào đ nh c t ta s tính v i pha có Uỉ ộ ẽ ớ cđ(a,t) l n nh t. ớ ấ

3.3.3. Tính s l n sét đánh vào đ ng dây. ố ầ ườ

N u g i N là t ng s l n sét đánh trên đ ng dây và v i nế ọ ổ ố ầ ườ ớ ng.s=

95ngày/năm; hcs = 23,587 m ta có:

66,20144,13395. 23,587).09,006,0( ÷=÷=N (l n/100km. năm). ầ

Ta l y kh năng nguy hi m nh t đ tính N = 201,66 l n/100km. năm. ấ ả ể ấ ể ầ

kvdcdd NNNN ++=

Trong đó: Ndd: s l n sét đánh vào dây d n. ố ầ ẫ

Nđc: s l n sét đánh vào đ nh c t. ố ầ ỉ ộ

Nkv: s l n sét đánh vào kho ng v t dây ch ng sét. ố ầ ả ượ ố



a) S l n sét dánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d n. ố ầ ố ẫ

Trong tr ng h p này ta tính v i dây d n pha Aườ ợ ớ ẫ . Tr c tiên ta c n đi xácướ ầ

đ nh xác su t phóng đi n ị ấ ệ αϑ v i các thông s nh sau: ớ ố ư mhc 27 ;'33260 ==α .

Xác su t sét đánh vòng qua dây ch ng sét:ấ ố

466,2490

27.55,264

90

.lg −=−=−= chα

ϑα

.10.415,3 3−=αϑ

S l n sét đánh vào dây d n:ố ầ ẫ

688,010.415,3.66,201 3 == −ddN (l n/100km. năm)ầ

b) S l n sét đánh vào đ nh c t và kho ng v t. ố ầ ỉ ộ ả ượ

201,66100,83

2dc kvN N= = = (l n/100km. năm)ầ

3.3.4. Su t c t do sét đánh vào đ ng dây. ấ ắ ườ

a) Su t c t do sét đánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d nấ ắ ố ẫ .

S l n c t c a đ ng dâyố ầ ắ ủ ườ :

ηϑ .. pddd Nn =

Trong đó: pdϑ là xác su t phóng đi n đ c xác đ nh nh sau:ấ ệ ượ ị ư

[ ]%50UU qapd ≥=ϑ

ddZ

U

dd

% eZ

UIP .1,26

.4

50%50.4

−

=

≥=

Ta có: 489,918( )AddZ = Ω ; 50% 1140( ).U kV=

7,0489,918.1,26

1140.4

==−

epdϑ

η: xác su t hình thành h quang ấ ồ )E(f lv=η xác đ nh nh sau:ị ư

pd

lvlv l

UE =

)(017,1273

220

3kV

UU dm

lv ===

lpd: chi u dài phóng đi n, l y b ng chi u dài chu i sề ệ ấ ằ ề ỗ ứ

nll supd .=



lsứ: đ cao m t bát s . ộ ộ ứ

n: s bát s c a chu i số ứ ủ ỗ ứ.

)(21,2)(221013.170 mmml pd ===

47,5721,2

127 ==lvE ( mkV / )

T đ th ừ ồ ị 3. 1 ta có .67,0=η323,067,0.7,0.689,0 ==ddn (l n/100km. năm)ầ

b) Su t c t do sét đánh vào kho ng v t. ấ ắ ả ượ

Khi sét đánh vào kho ng v t c a dây ch ng sét, đ đ n gi n cho tínhả ượ ủ ố ể ơ ả

toán ta gi thi t sét đánh vào chính gi a kho ng v t, dòng đi n sét chia đ uả ế ữ ả ượ ệ ề

sang hai bên nh hình v . ư ẽ

Hình 3- 4: Sét đánh vào kho ng v t dây ch ng sét. ả ượ ố

L y v i d ng sóng xiên góc. Lúc này trên dây ch ng sét và m i c t s cóấ ớ ạ ố ỗ ộ ẽ

dòng đi n là ệ 2si

.

Khi tính toán ta c n tính v i các giá tr khác nhau c a dòng đi n sét. ầ ớ ị ủ ệ

Khi đ ng dây t i đi n b sét đánh vào kho ng v t c a dây ch ng sétườ ả ệ ị ả ượ ủ ố

thì s sinh ra các đi n áp là:ẽ ệ

Đi n áp tác d ng lên cách đi n không khí gi a dây d n và dây ch ng sét.ệ ụ ệ ữ ẫ ố



Đi n áp tác d ng lên cách đi n c a chu i s . ệ ụ ệ ủ ỗ ứ

N u các đi n áp này đ l n thì s gây ra phóng đi n sét trên cách đi nế ệ ủ ớ ẽ ệ ệ

làm c t đi n trên đ ng dây. ắ ệ ườ

Su t c t đi n do quá đi n áp tác d ng lên cách đi n không khí gi a dâyấ ắ ệ ệ ụ ệ ữ

d n và dây ch ng sét (ta xét v i pha Bẫ ố ớ ho c C vì h s ng u h p c a 2 phaặ ệ ố ẫ ợ ủ

này nh h n pha c a pha A). ỏ ơ ủ

)(3

.).1( kV

laKU vqcd −= (3-17)

Trong đó Kvq: h s ng u h p gi a dây d n và dây ch ng sét có k đ nệ ố ẫ ợ ữ ẫ ố ể ế

v ng quang. ầ

a: đ d c dòng đi n sét. ộ ố ệ

l: kho ng v t c a đ ng dây. ả ượ ủ ườ

T đó ta có th tính đ c xác su t phóng đi n và tính các giá tr Nừ ể ượ ấ ệ ị pđ và

npđ.

Trong thi t k và thi công đ ng dây, th ng ch n kho ng cách gi aế ế ườ ườ ọ ả ữ

các dây đ l n đ tránh ch m dây nên kh năng x y ra phóng đi n trongủ ớ ể ạ ả ả ệ

tr ng h p này ít x y ra và dù có x y ra thì xác su t hình thành h quangườ ợ ả ả ấ ồ

cũng r t nh . Vì v y su t c t trong tr ng h p này có th b qua. ấ ỏ ậ ấ ắ ươ ợ ể ỏ

Su t c t đi n do quá đi n áp tác d ng lên chu i s . ấ ắ ệ ệ ụ ỗ ứ

Đi n áp tác d ng lên chu i s khi sét đánh vào kho ng v t c a dâyệ ụ ỗ ứ ả ượ ủ

ch ng sét là:ố

lvccd UtUtU += )()( (3-18)Trong đó: Ulv là đi n áp làm vi c. ệ ệ

dmlv UdttUU .52,0)..sin(..3

22 2

0

== ∫ ωπ

π

(3-19)

)(4,114220.52,0 kVU lv ==

Uc(t): đi n áp t i đ nh c t. ệ ạ ỉ ộ

)1.(.22

)(.)( K

dt

diL

tiRtU s

csc

c −

+= (3-20)

V i d ng sóng xiên góc xét v i th i gian ớ ạ ớ ờ dst τ< thì:



)1.(2

.2

..)( K

aL

taRtU c

cc −

+= (3-21)

Ta có: Rc là đi n tr n i đ t c t đi n ệ ở ố ấ ộ ệ Ω= 15CR .

Lc: đi n c m thân c t ệ ả ộ CC hLL .0= v i ớ mhHl C 27 ;6,00 == µ .

2,1627.6,0 ==CL ( Hµ )

Kvq: h s ng u h p có k đ n nh h ng c a v ng quang pha B(C)ệ ố ẫ ợ ể ế ả ưở ủ ầ

v i dây ch ng sét ớ ố .18,0=vqK

Thay vào công th c 3-21 ta có:ứ15. .

( ) 16,2. .(1 0,181)2 2

0,819.a.(7,5.t 8,1) (kV)

c

a t aU t

= + − = +

Theo 3-19 thì:

( ) 0,819.a.(7,5.t 8,1) 114,4(kV)cdU t = + +

Ta th y Uấ cđ(t) = f(a,t). Vì vây ta c n ki m tra v i nhi u giá tr a, t nh sauầ ể ớ ề ị ư

a = 10, 20, 30, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100(kA/ sµ ).

t = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ( sµ ).

Ta có b ng sauả :

B ng 3- 2: Giá tr Uả ị cđ(a,t) tác d ng lên chu i sụ ỗ ứ

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 180,82 247,24 313,66 380,08 446,5 512,92 579,34 645,76 712,18 778,61 242,32 370,24 498,16 626,08 754 881,92 1009,84 1137,76 1265,68 1393,62 303,82 493,24 682,66 872,08 1061,5 1250,92 1440,34 1629,76 1819,18 2008,63 365,32 616,24 867,16 1118,08 1369 1619,92 1870,84 2121,76 2372,68 2623,64 426,82 739,24 1051,66 1364,08 1676,5 1988,92 2301,34 2613,76 2926,18 3238,65 488,32 862,24 1236,16 1610,08 1984 2357,92 2731,84 3105,76 3479,68 3853,66 549,82 985,24 1420,66 1856,08 2291,5 2726,92 3162,34 3597,76 4033,18 4468,67 611,32 1108,24 1605,16 2102,08 2599 3095,92 3592,84 4089,76 4586,68 5083,68 672,82 1231,24 1789,66 2348,08 2906,5 3464,92 4023,34 4581,76 5140,18 5698,69 734,32 1354,24 1974,16 2594,08 3214 3833,92 4453,84 5073,76 5693,68 6313,610 795,82 1477,24 2158,66 2840,08 3521,5 4202,92 4884,34 5565,76 6247,18 6928,6

Đ ng th i ta cũng có b ng đ c tính V-S c a chu i s ồ ờ ả ặ ủ ỗ ứ 5,4−π nh sau:ư

B ng 3-3: Đ c tính phóng đi n c a chu i s ,ả ặ ệ ủ ỗ ứ

t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



U 2010 1740 1580 1440 1360 1220 1180 1180 1180 1180 1180



D a vào b ng 3.2 và 3.3 ta v đ th bi u di n m i quan h c a Uự ả ẽ ồ ị ể ễ ố ệ ủ cđ(t) và

đ c tính phi tuy n V-S c a chu i sặ ế ủ ỗ ứ

,

Hình 3-5: Đ th Uồ ị cđ(a,t).

T đ th này ta xác đ nh đ c các c p thông s (Iừ ồ ị ị ượ ặ ố i,ai) là giao c aủ

đ ng cong Uườ cđ(t) và đ c tuy n V-S,D a vào các c p thông s này ta xácặ ế ự ặ ố

đ nh đ c đ ng cong nguy hi m I=f(a) t đó xác đ nh đ c mi n nguyị ượ ườ ể ừ ị ượ ề

hi m và xác su t phóng đi n ể ấ ệ pdϑ ,

MNHIaPpd ∈= ),(ϑ

∑=

∆=n

iaIpd ii

1

. ϑϑϑ (3-23)

∑=

−=+

n

iaaIpd iii

1

).(1

ϑϑϑϑ (3-24)

1,26i

i

I

I e−

=ϑ (3-22) (3-25)

9,10i

i

a

a e−

=ϑ (3-26)

Ta có b ng sau:ả

B ng 3ả -4: Đ c tính xác su tt phóng đi n ặ ấ ệ pdϑ .



Thông qua các k t qu tính toán cho b ng 3,4 ta có:ế ả ở ả

00105,0.11

=∆== ∑∑==

a

n

iI

n

ipd A ϑϑϑ

Su t c t đi n c a đ ng dây khi sét đánh vào kho ng v t c a dâyấ ắ ệ ủ ườ ả ượ ủ

ch ng sét,ố

pdkvkv Nn ϑη..=071,000105,0.67,0.833,100 == (l n/100km,năm)ầ

c) Tính su t c t do sét đánh vào đ nh c t và lân c n đ nh c t.ấ ắ ỉ ộ ậ ỉ ộ

Đ đ n gi n và d tính toán ta gi thi t sét ch đánh vào đ nh c tể ơ ả ễ ả ế ỉ ỉ ộ

đi n, khi đó ph n l n dòng đi n sét s đi vào n i đ t c t đi n, ph n nh cònệ ầ ớ ệ ẽ ố ấ ộ ệ ầ ỏ

l i s đi theo dây ch ng sét vào các b ph n n i đ t c a các c t lân c n nhạ ẽ ố ộ ậ ố ấ ủ ộ ậ ư

hình v ,ẽ

C B

A

0i

hc=27m

C B C B

A

ics

A

hc=27m

i 0

Uc®

ics

Rc Rc Rc

Lkv Lkv

ic

Hình 3-6: Sét đánh vào đ nh c t có treo dây ch ng sét,ỉ ộ ố



Trong tr ng h p này ta ph i tính toán su t c t cho pha có quá đi nườ ợ ả ấ ắ ệ

áp đ t lên cách đi n l n nh t Uặ ệ ớ ấ cđ(t) max,Do đó ta ph i ti n hành tính toánả ế

đi n áp đ t lên cách đi n đ i v i t ng pha,ệ ặ ệ ố ớ ừ

Ucđ(t) đ c xác đ nh theo công th c sau:ượ ị ứ

lvdcsdd

diencudd

tucuccd UtUtUtUtUtU ++++= )()()()()( .. (3-27)

Theo công th c trên đi n áp xu t hi n trên cách đi n khi sét đánh vàoứ ệ ấ ệ ệ

đ nh c t bao g m,ỉ ộ ồ

Thành ph n đi n áp giáng trên c t,ầ ệ ộ

dt

diLRitU cdd

cccc ..)( += (3-28)

Thành ph n đi n áp c m ng t xu t hi n do h c m c a dây d nầ ệ ả ứ ừ ấ ệ ỗ ả ủ ẫ

và kênh sét gây ra,

dt

ditMtU s

dddd

tucu ).()(. = (3-29)

+

∆∆−

++= 1ln.

.2).1(

.ln..2,0)(

h

H

h

h

H

HtvhtM

dddddd β (3-30)

V i: hớ dd là đ cao c a dây d nộ ủ ẫ

H = hc + hdd,

ddc hhh −=∆ ,

β : h s v n t c c a dòng đi n sét đ c l y ệ ố ậ ố ủ ệ ượ ấ β = 0,3,

v = β ,c v i c là v n t c truy n sóng c = 300m/ớ ậ ố ề sµ ,

Khi tính toán v i d ng sóng xiên góc iớ ạ s= a,t ta có th tính ể )(. tU ddtucu theo

công th c sau:ứ

atMtU dddd

tucu ).()(. = (3-31)

Thành ph n đi n áp c m ng do c m ng tĩnh đi n gi a dây d nầ ệ ả ứ ả ứ ệ ữ ẫ

và đi n tích c a dòng đi n sét,ệ ủ ệ

Hhh

htvHtvhtvha

h

hKtU

c

cdd

dd

cdddiencu

...)1(

).).(.()..(ln.

..1,0)..1()(

2. ∆+∆+++

−=ββ (3-32)

Trong đó: a là đ d c đ u sóng c a sóng xiên góc,ộ ố ầ ủ



K: h s ng u h p có k đ n nh h ng c a v ng quang,ệ ố ẫ ợ ể ế ả ưở ủ ầ

Thành ph n đi n áp do dòng đi n sét đi trên dây ch ng sét gây ra,ầ ệ ệ ố

++−= )(....)( tMa

dt

dicLRiKtU cs

dcscccdcs (3-33)

V i: ớ

+

++= 1

).1.(2

.2.ln..2,0)(

c

cccs h

htvhtM

β (3-34)

Thành ph n đi n áp làm vi c,ầ ệ ệ

dmdmlv UdttUU .52,0)..sin(..

3

2.

2 2

0

== ∫ ωπ

π

(3-35)

Ta l n l t đi tính các thành ph n đ i v i các pha,Đ tính đ c cácầ ượ ầ ố ớ ể ượ

thành ph n đi n áp ta c n ph i tính đ c dòng đi n đi vào c t iầ ệ ầ ả ượ ệ ộ c(t) và thành

ph n bi n thiên dòng đi n theo th i gian ầ ế ệ ờdt

dic ,Khi tính toán dòng đi n này taệ

có th d a vào s đ t ng đ ng c a m ch d n dòng đi n sét trong haiể ự ơ ồ ươ ươ ủ ạ ẫ ệ

tr ng h p nh sau: ườ ợ ư

+ Khi ch a có sóng ph n x t c t bên c nh v ư ả ạ ừ ộ ạ ềv

lt kv.2≤ ,

ic

is

icsics

ic

2.ics

is

Rc

M cs(t)

Zcs

Lccs

2

disdt

Hình 3-7: S đ t ng đ ng m ch d n dòng đi n sét khi ch a có sóngơ ồ ươ ươ ạ ẫ ệ ư

ph n x .ả ạ

Trong đó cscL là đi n c m c a c t,ệ ả ủ ộ c

csc hlL .0=

Rc: đi n tr n i đ t c t đi n,ệ ở ố ấ ộ ệ

Zcs: t ng tr sóng dây ch ng sét có k đ n nh h ng c a v ng quang,ổ ở ố ể ế ả ưở ủ ầ



T s ừ ơ đ ta tính đ c:ồ ượ

))(.2.(.2

),(1αcs

cscsccs

c

ZtMtZ

RZ

atai −−

+= (3-36)

csccs

c ZRZ

a

dt

di.

.2+= (3-37)

csc

ccs

L

RZ

.2

.21

+=α (3-38)

+ Khi có sóng ph n x t c t lân c n v ẩ ạ ừ ộ ậ ềvl.2

t kv> ,

M cs(t)

Lcs

Lccs

2

disdt

Rc

2

ic

is

icsics

ic

2.ics

is

Rc

Hình 3-8: S đ t ng đ ng m ch d n dòng đi n sét khi có sóng ph n x ,ơ ồ ươ ươ ạ ẫ ệ ả ạ

V i: Lớ cs là đi n c m c a m t kho ng v t c a dây ch ng sét,ệ ả ủ ộ ả ượ ủ ố

c

lZL kvcs

cs

.= (3-39)

Ta có )1)).((.2(.2

),(.

2t

cscsc

c etMLR

atai

α−−−= (3-40)

t

cscsc

c etMLR

a

dt

di .

22.)).(.2(

.2αα −−= (3-41)

csccs

c

LL

R

.2

.22 +

=α (3-42)

Đi n áp đ t lên cách đi n pha A,ệ ặ ệ

Đ so sánh Uể cđ(a,t) ta s ti n hành so sánh v i 1 giá tr c th nh sau: ẽ ế ớ ị ụ ể ư

a= 10kA/ sµ ; t = 3 sµ



Ta có các thông s đ i v i pha A nh sau.ố ố ớ ư)(6,1221.6,0.0 HhlL A

ddc µ===

)(2,1627.6,0.0 HhlL cscsc µ===

)(407,581300

320.48,555.H

c

lZL kvcs

cs µ=== smcRK C µβ /300 ;3,0 ;15 ;235,0 ==Ω==)/(90300.3,0 smv µ==

)(482127 mhhH ddC =+=+=)(62127 mhhh ddc =−=−=∆

.220kVU dm =

T các thông s trên ta tính đ c các giá tr c a các thành ph n đi n ápừ ố ượ ị ủ ầ ệ

nh sau.ư

133,2300

320.2.23 ==>=

v

lst kvµ ( sµ )

th i gian này có sóng ph n x t c t lân c n v do đó đi n áp đ t lênỞ ờ ả ạ ừ ộ ậ ề ệ ặ

cách đi n đ c tính theo s đ hình 3-9.ệ ượ ơ ồ

)(66,13127).3,01.(2

27.23.90ln.27.2,0 HM cs µ=

+

++=

049,02,16.2407,581

15.22 =

+=α

189,25 )1).(66,13.2407,581(15.2

10 3.049,0 =−−= −eic ( kA )

796,7 ).049,0).66,13.2407,581(15.2

10 3.049,0 =−= −edt

dic ( skA µ/ )

Thành ph n đi n áp giáng trên c t.ầ ệ ộ

071,476796,7.6,1215.189,25)3,10(),( =+== cc UtaU ( kV ) Thành ph n đi n áp c m ng do h c m gi a dây d n và kênh sét.ầ ệ ả ứ ỗ ả ữ ẫ

)(79,9

16

48ln.

21.2

6

48).3,01(

483.90ln.21.2,0

H

M dd

µ=

+−

++=

)(9,9710.79,9.. kVaMU dddd

tucu ===

Thành ph n đi n áp c m ng do c m ng tĩnh đi n gi a dây d n vàầ ệ ả ứ ả ứ ệ ữ ẫ

đi n tích dòng đi n sét.ệ ệ

. 2

(90.3 27). (90.3 48).(90.3 6)27 0,1.10.21(1 0, 235. ). .ln

21 0,3 (1 0,3) .27. 6.48

231,383( )

ddcu dienU

kV

+ + += −

+=

Thành ph n đi n áp do dòng đi n sét đi trong dây ch ng sét gây ra.ầ ệ ệ ố



299,150 )66,13.10796,7.2,1615.189,25.(235,0 −=++−=dcsU kV

Thành ph n đi n áp làm vi c.ầ ệ ệ

)(4,114220.52,0 kVU lv ==

Vây đi n áp tác d ng lên cách đi n pha A.ệ ụ ệ

AcdU ( , ) (10,3) 476,07 97,92 231,383 150,299 114,4

769,475( )

Acda t U

kV

= = + + − +=

Đi n áp tác d ng lên cách đi n pha B ho c C.ệ ụ ệ ặ

Tính toán t ng t pha A ta có:ươ ự

Đi n áp tác d ng lên cách đi n pha B.ệ ụ ệ

946,687)3,10(),(UBcd == B

cdUta ( )kV

K t lu n.ế ậ

V y pha A có Uậ cđ(t) l n h n nên ta s ti p t c tính toán đi n áp đ t lênớ ơ ẽ ế ụ ệ ặ

cách đi n chu i s trong tr ng h p t ng quát là v i pha A.ệ ỗ ứ ườ ợ ổ ớ

Tính toán quá đi n áp đ t lên chu i s Uệ ặ ỗ ứ cđ(a,t).

Đ tính đ c Uể ượ cđ(a,t) ta c n ph i tính các thành ph n đi n áp nh sau:ầ ả ầ ệ ư

Thành ph n đi n áp làm vi c:ầ ệ ệ

114, 4( )lvU kV=

Thành ph n đi n áp c m ng do c m ng tĩnh đi n gi a dây d n vàầ ệ ả ứ ả ứ ệ ữ ẫ

đi n tích dòng đi n sét.ệ ệ

48.6.27.)3,01(

)6.90).(48.90().27.90(ln.

3,0

21..1,0).

21

27.235,01(

2. ++++

−=ttta

U dddiencu ( )kV

37,774

)6.90).(48.90().27.90(ln..889,4),(.

+++=

tttataU dd

diencu( )kV

K t qu tính toán v i các a,t khác nhau cho b ng sau:ế ả ớ ở ả



B nả g 3-5: Giá tr ị ),(. taU dddiencu .

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 -25,654 -51,308 -76,963 -102,617 -128,271 -153,925 -179,579 -205,233 -230,888 -256,5420,5 90,780 181,561 272,341 363,121 453,902 544,682 635,463 726,243 817,023 907,8041 139,626279,252 418,879 558,505 698,131 837,757 977,383 1117,0091256,6361396,262

1,5171,832343,664 515,497 687,329 859,161 1030,9931202,8251374,6581546,4901718,3222 195,962391,923 587,885 783,847 979,808 1175,7701371,7311567,6931763,6551959,616

2,1200,144400,288 600,432 800,575 1000,7191200,8631401,0071601,1511801,2952001,4393 231,392462,784 694,176 925,568 1156,9591388,3511619,7431851,1352082,5272313,9194 257,324514,648 771,972 1029,2961286,6201543,9441801,2682058,5922315,9162573,2405 277,794555,587 833,381 1111,1741388,9681666,7621944,5552222,3492500,1432777,9366 294,708589,416 884,124 1178,8321473,5401768,2482062,9562357,6652652,3732947,0817 309,122618,244 927,366 1236,4881545,6101854,7322163,8542472,9762782,0983091,2208 321,681643,362 965,042 1286,7231608,4041930,0852251,7662573,4472895,1273216,8089 332,808665,616 998,424 1331,2321664,0401996,8492329,6572662,4652995,2733328,081

10 342,797685,5941028,3911371,1891713,9862056,7832399,5802742,3773085,1743427,972

Thành ph n đi n áp c m ng do h c m gi a dây d n và kênh sét.ầ ệ ả ứ ỗ ả ữ ẫ

)(7,04,62

48.90ln.2,4

16

48ln.

21.2

6

48).3,01(

48.90ln.21.2,0)(

Ht

ttM dd

µ

++=

+−

++=

)(7,04,62

48.90ln..2,4),(. kV

tataU dd

tucu

++=

K t qu tính toán v i các a,t khác nhau cho b ng.ế ả ớ ở ả

B nả g 3-6: Giá tr ị ),(. taU ddtucu ,

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 16,159 32,318 48,477 64,636 80,795 96,954 113,113129,272 145,431 161,5900,5 32,931 65,862 98,794 131,725164,656197,587230,519263,450 296,381 329,3121 44,885 89,769 134,654179,539224,423269,308314,192359,077 403,962 448,846

1,5 54,179 108,358162,537216,716270,895325,073379,252433,431 487,610 541,7892 61,785 123,569185,354247,138308,923370,707432,492494,276 556,061 617,845

2,1 63,153 126,307189,460252,613315,766378,920442,073505,226 568,380 631,5333 73,802 147,604221,407295,209369,011442,813516,615590,417 664,220 738,0224 83,135 166,270249,405332,541415,676498,811581,946665,081 748,216 831,3525 90,767 181,533272,300363,067453,833544,600635,366726,133 816,900 907,6666 97,222 194,445291,667388,889486,112583,334680,556777,779 875,001 972,2237 102,817 205,633308,450411,267514,083616,900719,717822,534 925,350 1028,1678 107,753 215,505323,258431,011538,764646,516754,269862,022 969,774 1077,527



9 112,169 224,338336,507448,677560,846673,015785,184897,3531009,5221121,69210 116,165 232,330348,495464,660580,825696,990813,156929,3211045,4861161,651



Thành ph n đi n áp giáng trên c t.ầ ệ ộ

Đ tính đ c ph n này ta c n tính trong hai tr ng h p.ể ượ ầ ầ ườ ợ

+ Khi ch a có sóng ph n x v ư ả ạ ề 133,2300

320.2 =≤t ( sµ )

)(12,70

54.90ln.4,5

127).3,01.(2

27.2.90ln.27.2,0)(

Ht

ttM cs

µ

++=

+

++=

942,122,16.2

15.2335,3891 =+=α

))(082,30)(.2.335,389(335,419

)942,12

335,389)(.2.335,389(

15.2335,389),(

kAtMta

tMta

tai

cs

csc

−−=

−−+

=

aa

dt

tadic .928,0335,389.15.2335,389

),(=

+= ( skA µ/ )

+ Khi có sóng ph n x vả ạ ề 133,2300

320.2 =>t ( sµ )

)(12,70

54.90ln.4,5

127).3,01.(2

27.2.90ln.27.2,0)(

Ht

ttM cs

µ

++=

+

++=

049,02,16.2581,407

15.22 =

+=α

))(1)).((.2407,581(30

)1)).((.2407,581(15.2

),(

.04,0

.049,0

kAetMa

etMa

tai

ttcs

tcsc

−

−

−−=

−−=

)/()).(.2407,581(8,613

.049,0)).(.2407,581(30

),(

.049,0

.049,0

skAetMa

etMa

dt

tadi

tcs

tcs

c

µ−

−

−=

−=

K t qu tính toán cho b ng: ế ả ở ả



B nả g 3-7: Giá tr ị ),( taIC .

at

1020 30 40 50 60 70 80 90 100

0 -0,907 -1,815 -2,722 -3,629 -4,537 -5,444 -6,351 -7,259 -8,166 -9,0740,5 3,579 7,158 10,736 14,315 17,894 21,473 25,052 28,631 32,209 35,788

1 8,125 16,249 24,374 32,498 40,623 48,748 56,872 64,997 73,122 81,2461,5 12,697 25,394 38,091 50,787 63,484 76,181 88,878 101,575 114,272 126,969

2 17,284 34,568 51,852 69,137 86,421 103,705 120,989 138,273 155,557 172,8422,1 18,203 36,406 54,609 72,812 91,014 109,217 127,420 145,623 163,826 182,029

Khi có sóng ph n x t c t lân c n tr vả ạ ừ ộ ậ ở ề

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2,1 18,161 36,323 54,484 72,646 90,807 108,968 127,130 145,291 163,453 181,6143 25,249 50,498 75,747 100,997 126,246 151,495 176,744 201,993 227,242 252,4914 32,717 65,433 98,150 130,867 163,583 196,300 229,017 261,733 294,450 327,1675 39,788 79,576 119,364 159,152 198,940 238,729 278,517 318,305 358,093 397,8816 46,491 92,981 139,472 185,963 232,454 278,944 325,435 371,926 418,416 464,9077 52,848 105,695 158,543 211,391 264,239 317,086 369,934 422,782 475,630 528,4778 58,880 117,759 176,639 235,519 294,398 353,278 412,158 471,037 529,917 588,7979 64,605 129,210 193,815 258,420 323,025 387,630 452,235 516,840 581,445 646,049

10 70,041 140,081 210,122 280,162 350,203 420,243 490,284 560,324 630,365 700,406

B ng 3-8: Giá tr ả ịdt

tadIC ),(.

at

1020 30 40 50 60 70 80 90 100

0 -0,907 -1,815 -2,722 -3,629 -4,537 -5,444 -6,351 -7,259 -8,166 -9,0740,5 3,579 7,158 10,736 14,315 17,894 21,473 25,052 28,631 32,209 35,788

1 8,125 16,249 24,374 32,498 40,623 48,748 56,872 64,997 73,122 81,2461,5 12,697 25,394 38,091 50,787 63,484 76,181 88,878 101,575 114,272 126,969

2 17,284 34,568 51,852 69,137 86,421 103,705 120,989 138,273 155,557 172,8422,1 18,203 36,406 54,609 72,812 91,014 109,217 127,420 145,623 163,826 182,029


at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2,1 8,190 16,380 24,570 32,761 40,951 49,141 57,331 65,521 73,711 81,9023 7,793 15,586 23,379 31,173 38,966 46,759 54,552 62,345 70,138 77,9314 7,385 14,770 22,155 29,540 36,925 44,310 51,695 59,080 66,465 73,8505 7,005 14,010 21,014 28,019 35,024 42,029 49,033 56,038 63,043 70,0486 6,648 13,297 19,945 26,593 33,241 39,890 46,538 53,186 59,834 66,4837 6,313 12,625 18,938 25,251 31,564 37,876 44,189 50,502 56,815 63,1278 5,996 11,992 17,989 23,985 29,981 35,977 41,973 47,969 53,966 59,9629 5,697 11,394 17,091 22,788 28,485 34,182 39,879 45,576 51,273 56,970

10 5,414 10,828 16,242 21,656 27,069 32,483 37,897 43,311 48,725 54,139



V y thành ph n đi n áp giáng lên c t:ậ ầ ệ ộ

dt

taditaitaU C

CC

),(.2,16),(.15),( +=

K t qu tính toán cho b ng: ế ả ở ả

B ng 3-9: Giá trả ị ),( taU C ,

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 -28,309 -56,619 -84,928 -113,238 -141,547 -169,856 -198,166 -226,475 -254,785 -283,0940,5111,659 223,319 334,978 446,638 558,297 669,957 781,616 893,2751004,9351116,5941 253,488 506,976 760,4641013,9521267,4401520,9281774,4162027,9042281,3922534,880

1,5396,142 792,2851188,4271584,5691980,7122376,8542772,9963169,1393565,2813961,4232 539,2661078,5311617,7972157,0622696,3283235,5943774,8594314,1254853,3915392,656

2,1567,9301135,8611703,7912271,7212839,6513407,5823975,5124543,4425111,3725679,303


at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2,1 405,102 810,2041215,3061620,4072025,5092430,6112835,7133240,815 3645,917 4051,0183 504,9861009,9711514,9572019,9422524,9283029,9133534,8994039,884 4544,870 5049,8554 610,3871220,7741831,1612441,5483051,9353662,3224272,7104883,097 5493,484 6103,8715 710,2991420,5972130,8962841,1953551,4944261,7924972,0915682,390 6392,688 7102,9876 805,0631610,1262415,1883220,2514025,3144830,3775635,4396440,502 7245,565 8050,6287 894,9831789,9652684,9483579,9314474,9135369,8966264,8797159,861 8054,844 8949,8278 980,3331960,6662940,9993921,3324901,6655881,9986862,3317842,664 8822,997 9803,3309 1061,3662122,7313184,0974245,4625306,8286368,1937429,5598490,925 9552,29010613,656

10 1138,3132276,6273414,9404553,2545691,5676829,8807968,1949106,50710244,82111383,134

Thành ph n đi n áp do dòng đi n sét đi trên dây ch ng sét gây ra.ầ ệ ệ ố

T ng t tính đ c iươ ự ượ c(a,t) và dt

tadic ),( nh thành ph n đi n áp giángư ở ầ ệ

trên thân c t.ộ

)))((.),(

.2,16),(.15.(235,0)( kVtMadt

taditaitU cs

ccdcs ++−=

K t qu tính toán v i các giá tr (a,t): ế ả ớ ị

B ng 3-10: Giá trả ị ),( taU dcs .

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 -2,708 -5,416 -8,124 -10,832 -13,539 -16,247 -18,955 -21,663 -24,371 -27,0790,5 -43,292 -86,585-129,877-173,170-216,462-259,755 -303,047 -346,339 -389,632 -432,9241 -81,377-162,754-244,131-325,508-406,885-488,262 -569,639 -651,016 -732,393 -813,770

1,5-118,352-236,703-355,055-473,406-591,758-710,110 -828,461 -946,813-1065,164-1183,5162 -154,696-309,392-464,088-618,783-773,479-928,175-1082,871-1237,567-1392,263-1546,958

2,1-161,911-323,822-485,733-647,644-809,555-971,466-1133,377-1295,288-1457,199-1619,109




at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2,1-123,646-247,293-342,491 -437,690 -532,889 -628,088 -723,287 -818,486 -913,685 -970,7113 -150,770-301,539-420,211 -538,882 -657,554 -776,226 -894,897-1013,569-1132,240-1205,4374 -178,650-357,299-500,740 -644,181 -787,622 -931,063-1074,504-1217,945-1361,386-1453,1315 -204,625-409,250-576,170 -743,091 -910,011-1076,931-1243,851-1410,771-1577,692-1687,9236 -228,980-457,959-647,149 -836,339-1025,529-1214,718-1403,908-1593,098-1782,288-1910,6197 -251,901-503,802-714,123 -924,444-1134,765-1345,086-1555,407-1765,728-1976,049-2121,9308 -273,527-547,054-777,432-1007,811-1238,189-1468,567-1698,945-1929,324-2159,702-2322,5049 -293,966-587,931-837,352-1086,773-1336,194-1585,615-1835,036-2084,457-2333,878-2512,930

10 -313,306-626,612-894,115-1161,619-1429,123-1696,626-1964,130-2231,634-2499,137-2693,758

T các thành ph n đi n áp ta tính đ c Uừ ầ ệ ượ cđ(a,t).

lvdcsdd

tucudd

diencuCcd UtaUtaUtaUtaUtaU ++++= ),(),(),(),(),( ..

K t qu tính toán v i các a,t khác nhau cho b ng ế ả ớ ở ả

B ng 3-11: Giá tr ả ị ),( taU cd .

at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 -40,512 -81,025 -121,537 -162,050 -202,562 -243,075 -283,587 -324,099 -364,612 -405,1240,5 192,079 384,157 576,236 768,314 960,3931152,472 1344,550 1536,629 1728,707 1920,7861 356,622 713,2441069,8651426,4871783,1092139,731 2496,353 2852,975 3209,596 3566,218

1,5 503,8021007,6041511,4062015,2072519,0093022,811 3526,613 4030,415 4534,217 5038,0182 642,3161284,6321926,9482569,2643211,5803853,896 4496,211 5138,527 5780,843 6423,159

2,1 669,3161338,6332007,9492677,2663346,5824015,899 4685,215 5354,532 6023,848 6693,165


at

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2,1-123,646-247,293-342,491 -437,690 -532,889 -628,088 -723,287 -818,486 -913,685 -970,7113 -150,770-301,539-420,211 -538,882 -657,554 -776,226 -894,897-1013,569-1132,240-1205,4374 -178,650-357,299-500,740 -644,181 -787,622 -931,063-1074,504-1217,945-1361,386-1453,1315 -204,625-409,250-576,170 -743,091 -910,011-1076,931-1243,851-1410,771-1577,692-1687,9236 -228,980-457,959-647,149 -836,339-1025,529-1214,718-1403,908-1593,098-1782,288-1910,6197 -251,901-503,802-714,123 -924,444-1134,765-1345,086-1555,407-1765,728-1976,049-2121,9308 -273,527-547,054-777,432-1007,811-1238,189-1468,567-1698,945-1929,324-2159,702-2322,5049 -293,966-587,931-837,352-1086,773-1336,194-1585,615-1835,036-2084,457-2333,878-2512,930

10 -313,306-626,612-894,115-1161,619-1429,123-1696,626-1964,130-2231,634-2499,137-2693,758



Ta có đ th bi u di n m i quan h c a Uồ ị ể ễ ố ệ ủ cđ(t) và đ c tính phi tuy n V–Sặ ế

c a chu i s .ủ ỗ ứ

Hình 3-9: Đ th Uồ ị cđ(a,t)

T đ th này ta xác đ nh đ c các c p thông s (Iừ ồ ị ị ượ ặ ố i,ai) là giao c a đ ngủ ườ

cong Ucđ(a,t) và đ c tuy n V – S. D a vào các c p thông s này ta xác đ nhặ ế ự ặ ố ị

đ c đ ng cong nguy hi m I = f(a) t đó xác đ nh đ c mi n nguy hi mượ ườ ể ừ ị ượ ề ể

và xác su t phóng đi n Vpđ.ấ ệ

B ng 3-12: Đ c tính xác su t phóng đi n ả ặ ấ ệ pdϑ .

( / )a kA Sµ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

)( st µ 8,65 2,5 1,4 1 0,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4)(kAI 86,5 50 42 40 40 42 42 40 40,5 40

iIϑ 0,0360,14720,200040,215980,215980,200040,20004 0,21598 0,21188 0,21591

iaϑ 0,3990,15960,063780,025480,010180,004060.00162 0,00064 0,00025 0,0001

iaϑ∆ 0,2390,09580,038290,015300,006110,002440,00097 0,00039 0,00015 0,00010

iaI ϑϑ ∆. 0,008 0,014 0,007660,00330 0,0013 0,000480,000198,42E-053,3E-052,24E-05



V y: ậ

Su t c t đi n c a đ ng dây ấ ắ ệ ủ ườ1

. 0,036n

pd I ai

ϑ ϑ ϑ=

= ∆ =∑

khi sét đánh vào kho ng v t c a dây ch ng sét. ả ượ ủ ố

4,2036,0.67,0.883,100.. === pdkvkv Nn ϑη (l n/100km.năm).ầ

Su t c t t ng c ng do sét đánh vào đ ng dây.ấ ắ ổ ộ ườ

Su t c t đi n do sét đánh vào đ ng dâyấ ắ ệ ườ .

73,24,20071,0323,0 =++=++= dckvddc nnnn (l n/100km.năm)ầ

Ch tiêu ch ng sét c a đ ng dây t i đi n.ỉ ố ủ ườ ả ệ

366,073,2

11 ===cn

n (năm/1l n c t đi n).ầ ắ ệ



CH NG 4. B O V CH NG SÉT TRUY N VÀOƯƠ Ả Ệ Ố Ề TR M BI N ÁP T PHÍA Đ NG DÂY 220 KVẠ Ế Ừ ƯỜ

4.1 Khái ni m chung.ệ

B o v ch ng sét đ i v i tr m bi n áp có yêu c u r t cao vì trongả ệ ố ố ớ ạ ế ầ ấ

tr m có nh ng thi t b quan tr ng nh máy bi n áp, máy c t… mà cách đi nạ ữ ế ị ọ ư ế ắ ệ

c a các thi t b này l i y u h n so v i cách đi n c a đ ng dây. Tr c tiên,ủ ế ị ạ ế ơ ớ ệ ủ ườ ướ

phóng đi n trên cách đi n t ng đ ng v i vi c ng n m ch thanh góp vàệ ệ ươ ươ ớ ệ ắ ạ

ngay c khi có ph ng ti n hi n đ i cũng v n đ a đ n s c tr m tr ngả ươ ệ ệ ạ ẫ ư ế ự ố ầ ọ

nh t trong h th ng. Ngoài ra m c dù trong k t c u cách đi n c a thi t bấ ệ ố ặ ế ấ ệ ủ ế ị

th ng c g ng sao cho m c cách đi n trong m ch cao h n m c cách đi nườ ố ắ ứ ệ ạ ơ ứ ệ

ngoài, nh ng trong v n hành do quá trình già c i c a cách đi n trong m chư ậ ỗ ủ ệ ạ

h n nhi u nên s ph i h p có th b phá ho i và d i tách d ng c aơ ề ự ố ợ ể ị ạ ướ ụ ủ quá

đi n áp có th x y ra ch c th ng đi n môi mà không ch là phóng đi n menệ ể ẩ ọ ủ ệ ỉ ệ

theo b m t c a cách đi n ngoài. Tuy không đ t m c an toàn tuy t đ iề ặ ủ ệ ạ ứ ệ ố

nh ng khi tính toán ch n các bi n pháp ch ng sét ph i c g ng gi m x cư ọ ệ ố ả ố ắ ả ắ

su t s c t i gi i h n th p nh t và “ch tiêu ch u sét c a tr m ’’ s nămấ ự ố ớ ớ ạ ấ ấ ỉ ị ủ ạ ố

v n hành an toàn không có su t hi n đi n áp nguy hi m đ i v i cách đi nậ ấ ệ ệ ể ố ớ ệ

c a tr m ph i đ t m c hàng trăm năm.ủ ạ ả ạ ứ

N i dung c a b o v ch ng sét tr m bi n áp bao g m b o v ch ngộ ủ ả ệ ố ạ ế ồ ả ệ ố

sét đánh th ng b o v ch ng sóng truy n t đ ng dây vào tr m. B o vẳ ả ệ ố ề ừ ườ ạ ả ệ

ch ng sét đánh th ng cho tr m đ c th c hi n b ng c t thu lôi nh đã trìnhố ẳ ạ ựơ ự ệ ằ ộ ư

b y ch ng I. Trong ph m vi ch ng này s dành riêng đ nghiên c u vầ ở ươ ạ ươ ẽ ể ứ ề

ch ng sét truy n t đ ng dây vào tr m,M c cách đi n xung kích c a tr mố ề ừ ườ ạ ứ ệ ủ ạ

đ c ch n theo tr s đi n áp d c a ch ng sét van và có chi u h ng ngàyượ ọ ị ố ệ ư ủ ố ề ướ

càng gi m th p do ch t l ng c a lo i thi t b này ngày càng đ c nângả ấ ấ ượ ủ ạ ế ị ượ

cao. B i v y m c cách đi n c a tr m không ph thu c vào m c cách đi nở ậ ứ ệ ủ ạ ụ ộ ứ ệ

đ ng dây mà còn th p h n nhi u. Quá đi n áp do sét đánh th ng vào dâyườ ấ ơ ề ệ ẳ

ch ng sét gây phóng đi n ng c t i dây d n ho c d i hình th c c m ngố ệ ượ ớ ẫ ặ ướ ứ ả ứ

khi có sét đánh g n đ ng dây s lan truy n t n i b sét đánh vào tr m bi nầ ườ ẽ ề ừ ơ ị ạ ế

áp. Trong quá trình đó, n u còn gi tr s quá đi n áp l n h n m c cách đi nế ữ ị ố ệ ớ ơ ứ ệ

xung kích đ ng dây thì s có phóng đi n xu ng đ t, nghĩa là biên đ c aườ ẽ ệ ố ấ ộ ủ

quá đi n áp đ c gi m d n t i m c đi n áp xung kích đ ng dây (Uệ ượ ả ầ ớ ứ ệ ườ 50%).



.

4.2. Ph ng pháp tính toán đi n áp trên cách đi n c a thi t b khiươ ệ ệ ủ ế ị có sóng truy n vào tr m.ề ạ

Vi c tính toán quá đi n áp do sóng truy n vào tr m có th đ c th cệ ệ ề ạ ể ượ ự

hi n trên các mô hình ho c đ c tính toán tr c ti p d a vào quy t c sóngệ ặ ượ ự ế ự ắ

đ ng tr . Dùng ph ng pháp mô hình thì có th cho phép xác đ nh đ cẳ ị ươ ể ị ượ

đ ng cong nguy hi m đ i v i b t kỳ tr m có k t c u ph c t p m c đườ ể ố ớ ấ ạ ế ấ ứ ạ ở ứ ộ

nào. Nó gi i quy t đ c v n đ b o v m t cách chính xác, nhanhả ế ượ ấ ề ả ệ ộ

chóng,Ph ng pháp tính toán tr c ti p ph c t p h n ph ng pháp mô hìnhươ ự ế ứ ạ ơ ươ

và ch đ c dùng khi tr m có k t c u đ n gi n. C s c a ph ng pháp tínhỉ ượ ạ ế ấ ơ ả ơ ở ủ ươ

toán tr c ti p là l p s đ thay th và d a trên quy t c sóng đ ng tr vàự ế ậ ơ ồ ế ự ắ ẳ ị

ph ng pháp l p b ng c a các sóng t i đ l n l t tính toán tr s đi n ápươ ậ ả ủ ớ ể ầ ượ ị ố ệ

tai các đi m nút chính.ể

Sóng truy n vào tr m trên nh ng kho ng cách không l n gi a các nút, cóề ạ ữ ả ớ ữ

th coi quá trình truy n sóng là quá trình bi n d ng. Vì sóng không bi n d ngể ề ế ạ ế ạ

và truy n đi v i v n t c không đ i v trên đ ng dây nên n u có sóng t i tề ớ ậ ố ổ ườ ế ớ ừ

nút m nào đó t i nút x, t i m sóng có d ng Uớ ạ ạ mx(t) thì khi sóng t i x sóng cóớ

d ng:ạ

U’mx(t)=Umx(t-∆t)

V i ớ ∆t=l/v:

l: Kho ng cách t nút m t i nút xả ừ ớ

v: V n t c truy n sóng ậ ố ề

Hình 4-1: Quá trình truy n sóng gi a hai nút.ề ữ

T đây ta th y r ng sóng t i đi m x có biên đ b ng biên đ sóng t i t iừ ấ ằ ớ ể ộ ằ ộ ớ ạ

đi m m nh ng ch m sau so v i đi m m m t kho ng th i gian là ể ư ậ ớ ể ộ ả ờ ∆t.



Vi c xác đ nh sóng ph n x và khúc x t i m t nút r ràng gi i đ cệ ị ả ạ ạ ạ ộ ễ ả ượ

nh quy t c Pê-tec-xen, và nguyên lý sóng đ ng tr ,ờ ắ ẳ ị

Theo quy t c Pê- tec-xen m t sóng truy n trên đ ng dây có t ng trắ ộ ề ườ ổ ở

sóng Zmđ n m t t ng tr t p trung Zế ộ ổ ở ậ x cu i thì sóng ph n x và khúc xở ố ả ạ ạ

đ c tính nh s đ t ng đ ng v i thông s t p trung nh hình v (4-ượ ờ ơ ồ ươ ươ ớ ố ậ ư ở ẽ

2).

Hình 4-2: S đ t ng đ ng c a quy t c Petersen.ơ ồ ươ ươ ủ ắ

V i s đ này sóng khúc x Uớ ơ ồ ạ x đ c tính nh đi n áp trên ph n t Zượ ư ệ ầ ử x

còn sóng ph n x : U’ả ạ mx=Ux-Ut

Trong đó: Ut : Sóng t i,ớ

1. N u Zế m và Zx là các thông s tuy n tính, Uố ế t là hàm th i gian có nhờ ả

ph c ho c toán t có th tìm Uứ ặ ử ể x b ng ph ng pháp ph c ho c ph ng phápằ ươ ứ ặ ươ

toán t .ử

2. Tr ng h p nút x có nhi u đ ng dây đi đ n thì có th l p s đ Pê-ườ ợ ề ườ ế ể ậ ơ ồ

tec-xen d trên quy t c sóng đ ng tr .ưạ ắ ẳ ị

♦Quy t c sóng đ ng tr :ắ ẳ ị

Khi có nhi u ph n t (đ ng dây, các tham s t p trung R, L, C n i vàoề ầ ử ườ ố ậ ố

cùng m t đi m nh trên hình(4- 3) các ph n t này có t ng tr sóng là Zộ ể ư ầ ử ổ ở 1, Z2,

…, Zn và d c theo chúng có các d ng sóng b t kỳ Uọ ạ ấ 1x, U2x,…, Unx truy n về ề

phía đi m nút x.ể

Gi thi t là gi a các ph n t này không có phát sinh h c m và quy cả ế ữ ầ ử ỗ ả ướ

chi u dòng đi n đi v phía đi m nút x là chi u d ng thì ta có ph ng trìnhề ệ ề ể ề ươ ươ

nh sau :ư



Hình 4- 3: S đ nguyên lý sóng đ ng trơ ồ ẳ ị

Ux=U1x+Ux1=…=Umx+Uxm

∑=

=+n

mxmxxm iii

1

)(

V i :Uớ mx=Zm.imx

Uxm=Zm.ixm

T đó ta có:ừ

∑ ∑

= =

−−=+=

n

m

n

m m

mxx

x

òm

m

xm

m

òmx Z

UU

Z

U

Z

U

Z

Ui

1 1

)()(

∑ ∑ ∑∑

= = ==

−=−=n

m

n

m m

n

mx

x

mx

m

xn

mx

mxx Z

UZ

U

Z

U

Z

Ui

1 1 11

1..2.2

Chia hai v ph ng trình này choế ươ∑

=

n

m mZ1

1

ta s đ c :ẽ ượ

Ux=2.Uđt-ix.Zđt

V i :ớ

Ux : Đi n áp nút x.ệ

Ix : Dòng đi n đi trong ph n t Zệ ầ ử x.

Zđt=Z1//Z2//Z3//…Zn

∑

=

=n

mmx

m

dtdt U

Z

ZU

1

).(



T các bi u th c trên ta có th rút ra đ c quy t c Pê-tec-xen. Đừ ể ướ ể ượ ắ ể

tính toán tr s đi n áp và dòng đi n nút ta có th thay th các tham s phânị ố ệ ệ ở ể ế ố

b b ng các tham s t p trung t o thành m ch vòng bao g m t ng tr Zố ằ ố ậ ạ ạ ồ ổ ở đt và

Zxghép n i ti p v i ngu n e(t)=2.Uố ế ớ ồ đt có tr s b ng t ng các sóng khúc x t iị ố ằ ổ ạ ạ

đi m nút v i gi thi t Zể ớ ả ế x=∞. S đ thay th trên hình (4- 4)ơ ồ ế

∑ ∑= =

==n

m

n

mmx

m

dtmxmx U

Z

ZUte

1 1

)..2().()( α

m

dtmx Z

Z.2=α

: H s khúc x t i đi m x c a sóng truy n t m ch Zệ ố ạ ạ ể ủ ề ừ ạ m.

3. Xác đ nh đi n áp trên Zị ệ x khi nó là đi n dung:ệ

Hình 4- 4: S đ Pê-tec-xen.ơ ồ

Khi t ng tr Zổ ở x ch có t đi n v i đi n dung C thì ph ng trình đi n ápỉ ụ ệ ớ ệ ươ ệ

đ c vi t nh sau ượ ế ư 2.Uđt(t)=UC(t)+Zđt.iC(t) (*)

Trong đó :

UC(t): Đi n áp trên t đi n C.ệ ụ ệ

iC(t) : Dòng đi n đi qua t đi n C.ệ ụ ệ

Zđt : T ng tr sóng đ ng tr c a n đ ng dây t i nút x.ổ ở ẳ ị ủ ườ ớ

Nên : Q=UC.C

Mà : dq=iC.dt

Do đó : dt

duC

dt

dqti C

C

.)( ==



Thay vào công th c (*)ta có :ứ

dtduC

dtCdtCZtUtU ..)()(.2 += (**)

T công th c (**) ta rút ra đ c d ng sai phân :ừ ứ ượ ạ

C

Cdt

dt

CdtC

T

tUtU

ZC

tUtU

t

U )()(.2

.

)()(.2 −=

−=

∆∆

V i Tớ C=C.Zdt khi TC>>∆t thì :

CCdtC T

ttUtUU

∆−=∆ )].()(.2[

T đây rút ra ta đ c:ừ ượ

UC(t+∆t)=UC(t)+ ∆UC

V i đi u ki n đ u là Uớ ề ệ ầ C(0)=0

4. Xác đ nh đi n áp và dòng điên trong ch ng sét van.ị ệ ố

Đ c tính –ch n lo i ch ng sét van :ặ ọ ạ ố

Vi c tính toán b o v ch ng sóng truy n vào tr m chính là vi c tínhệ ả ệ ố ề ạ ệ

toán đ ch n ch ng sét van. ể ọ ố

Ch ng sét van đ c phân làm hai lo i : ch ng sét van có khe h vàố ượ ạ ố ở

ch ng sét van không khe h . Ta ch n lo i ch ng sét van không khe h đố ở ọ ạ ố ở ể

b o v ch ng sóng truy n vào tr m., B i vì lo i này có nhi u u đi m h nả ệ ố ề ạ ở ạ ề ư ể ơ

ch ng van có khe h , lo i ch ng sét van ki u m i mà đi n tr đ c làm tố ở ạ ố ể ớ ệ ở ượ ừ

ZnO chì ôxit k m không khe h , h s phi tuy n c a ZnOch b ng 1/10 soẽ ở ệ ố ế ủ ỉ ằ

v i c a SiC (lo i có khe h ).ớ ủ ạ ở

Xét đ c tính c a ch ng sét van (V-A) đ c vi t d i d ng : U=K.Iặ ủ ố ượ ế ướ ạ α



Hình 4- 5: Đ c tính V – A c a ch ng sét van.ặ ủ ố

Khi cho α các giá tr khác nhau :ị

Mi n II ng v i mi n làm vi c c a ch ng sét van (có dòng đi nề ứ ớ ề ệ ủ ố ệ

I≥ 1kA)thì đi n áp d c a lo i ch ng sét van có đi n tr phi tuy n làm b ngệ ư ủ ạ ố ệ ở ế ằ

ZnO, th p h n lo i ch ng sét van có đi n tr làm b ng ZnO s có đ an toànấ ơ ạ ố ệ ở ằ ẽ ộ

cao h n, ngoài ra nó còn đem l i hi u qu kinh t do làm gi m th p m cơ ạ ệ ả ế ả ấ ứ

cách đi n xung kích trong tr m.ệ ạ

Mi n I ng v i khi không có quá đi n áp, dòng đi n rò trên đi nề ứ ớ ệ ệ ệ

tr g c ZnO r t bé so v i dòng đi n rò trên đi n tr g c SiC và bé đ n m cở ố ấ ớ ệ ệ ở ố ế ứ

có th n i th ng lo i đi n tr này vào l i đi n mà không đòi h i ph i cáchể ố ẳ ạ ệ ở ướ ệ ỏ ả

ly b ng khe h nh ch ng sét van c đi n (dùng đi n tr g c SiC).B i v yằ ở ư ố ổ ể ệ ở ố ở ậ

lo i này không có khe h , vi c không dùng khe h ch ng nh ng làm đ nạ ở ệ ở ẳ ữ ơ

gi n hóa c u trúc c a thi t b b o v , thu g n kích th c, .., mà còn lo iả ấ ủ ế ị ả ệ ọ ướ ạ

đ c d p h quang c a dòng đi n k t c trên khe h này, m t v n đ ph cượ ậ ồ ủ ệ ế ụ ở ộ ấ ề ứ

t p trong s n xu t, ch t o cũng nh th nghi m v kh năng d p hạ ả ấ ế ạ ư ử ệ ề ả ậ ồ

quang.

Tr m cao áp phía 220 kV s d ng ch ng sét van không khe h cóạ ử ụ ố ở

đi n tr phi tuy n là ZnO.ệ ở ế

T s đ Pê-tec-xen Hình(4- 7) ta có ph ng trình đi n áp sau :ừ ơ ồ ươ ệ

2.Uđt=Zđt.iCSV+K.IαCSV

4.3. Tính toán khi có sóng quá đi n áp truy n vào tr mệ ề ạ



Hình 4-6: S đ nguyên lí c a tr mơ ồ ủ ạ

V y tr ng thái v n hành nguy hi m nh t là tr ng thái v n hành 1 đ ngậ ạ ậ ể ấ ạ ậ ườ

dây và 1 máy bi n ápế

1500pF

70pF600pF70pF

600pF

CSV

10 10 10

10 20

5

5 5 25

1 2

3

4

70pF 70pF

70pF

CTG

C

Hình 4-7: S đ nguyên lí c a tr m trong tr ng thái v n hành nguy hi mơ ồ ủ ạ ạ ậ ể

nh tấ



40Z=400(Ω)

U50%

30

301 2

3

4

CSV

C1 C2

C4

C3

Hình 4-8: S đ thay th rút g nơ ồ ế ọ

Trong s đ đi n dung có giá tr nh sau : (Theo b ng 4 –1 tài li uơ ồ ệ ị ư ả ệ

h ng d n thi t k t t nghi p k thu t đi n cao áp c a tác gi Nguy nướ ẫ ế ế ố ệ ỹ ậ ệ ủ ả ễ

Minh Ch c)ướ

+ Máy bi n áp : ế CMBA = 1500 pF

+ Dao cách ly : CDCL = 70 pF

+ Máy bi n áp đo l ng :ế ườ CBU = 350 pF

+ Máy c t :ắ CMC = 600 pF

+ Thanh góp : CTG = CTG0,l

CTG0 = pFVZ

33,8300.400

1

.

1 ==

l = 192 m : Chi u dài thanh gópề

CTG = 8,33, 192 = 1599.36 ( pF )

Trong s đ sau khi qui đ i ta có đi n dung t p chung t i các nút nh nơ ồ ổ ệ ậ ạ ậ

các giá tr nh sau :ị ư



C1= )(33,49330

10.7020.60070

30

10.20C C MC

CL pFCCL =++=

++

C2 = + C +30

20.10CC CL

MCTG

CLC++

40

)2535.(30CMC ++ CLC =

)(463,200340

60.70600.30

30

2070

30

20.7010.00636,1599 pF=+++++

C3 = )(168540

20.7010.6001500

40

)155.(10.CC MC

MBA pFCCL =++=

+++

C4 = )(333,37335030

10.70C

30

10C BUTG pF=+=+

Tính th i gian truy n sóng gi a các nút.ờ ề ữ

Sóng truy n t i tr m là d ng sóng xiên góc, xu t hi n trên đ ng dâyề ớ ạ ạ ấ ệ ườ

truy n vào tr m v i biên đ l n Uề ạ ớ ộ ớ 50%=1140(kV) và đ d c đ u sóng làộ ố ầ

a=300(kV/µs).

V y ta có th i gian đ u sóng là :ậ ờ ầ

)(8,3

300

1140%50 sa

Uds µτ ===

V y ta có:ậ

Th i gian sóng đi h t quãng đ ng 1- 2 là:ờ ế ườ

t12 = )(1,0

300

3012 sv

L µ==

Th i gian sóng đi h t quãng đ ng 2- 3 là:ờ ế ườ

)(133,0

300

402323 s

v

lt µ===

Th i gian sóng đi h t (ho c v )quóng đ ng 2- 4 là:ờ ế ặ ề ườ

)(1,0

300

302424 s

v

lt µ===

Ch n g c th i gian t i nút m t là t=0 (ọ ố ờ ạ ộ µs) và b c th i gian tínhướ ờ

∆t=0,01(µs).

Tính đi n áp gi a các nút:ệ ữ


300.t (kV) khi t≤ 3,8 (µs) U

01=

1140 (kV) khi t>3,8 (µs)


* Nút 1.

Là nút có hai đ ng dây đi v i t ng tr sóng Z = 400 (ườ ớ ổ ở Ω ).T ng tr t pổ ở ậ

trung là đi n dung Cệ 1.

®t2U

Z dt

C

1 2

C1

Z=400 Z=400

Hình 4-9: S đ Peterson t i nút 1.ơ ồ ạ

Ta có sóng ph n x t nút 1 v nút 2 là Uả ạ ừ ề 12: U12 = U1 - U’21

Là sóng t i nút 1; Uớ 21 là sóng ph n x t nút 2 v nút 1 ; U’ả ạ ừ ề 21 là sóng t iớ

nút 1 do sóng ph n x Uả ạ 21 đi t nút 2,Xét v i g c th i gian c a nút 1, Ta cóừ ớ ố ờ ủ

U’21 ch m sau Uậ 21 m t kho ng th i gian ộ ả ờ ∆ t = 2.t12 = 0,2 ( µ s), Còn U21 theo

quy c l y g c th i gian, đây không c n tính sóng ph n x Uướ ấ ố ờ ở ầ ả ạ 10

Ta có

Zdt = 2

Z=

2

400 = 200 (Ω )

H s khúc x tai đi m 1 : ệ ố ạ ể α = Z

Zdt.2 =

400

200.2= 1

⇒ 2.Udt = ∑=

n

mmm U

1

'11.α = U’01 + U’21

U’01 : Sóng t đ ng dây t i nút 1.ừ ườ ớ

U’21 : Sóng t i t nút 2 truy n v nút 1.ớ ừ ề ề

Do t ng tr t p trung tai nút 1 là đi n dung Cổ ở ậ ệ 1 = 493,33 (pF), Nên theo

ph ng pháp ti p tuy n ta có thươ ế ế i gian n p c a m chờ ạ ủ ạ :

099,010.33,493.200. 121 === −CZT dt ( µ s).

))(.2( 1 tUUT

tU dt −∆=∆

))(.2(101,0))(.2(099,0

01,0111 tUUtUUU dtdt −=−=∆

111 )()( UtUttU ∆+=∆+



V i ớ 0)0(1 =U

Bi u th c trên cho ta tính liên ti p các giá tr c a ể ứ ế ị ủ )(1 tU

Khi 2,0.2 12 =< tt µ s thì 0'21 =U Nên '

01.2 UU dt =

Khi 2,0.2 12 => tt µ s thì 0'21 ≠U Nên '

21'01.2 UUU dt +=

* Nút 2.

Là nút có ba đ ng dây đi t i v i t ng tr sóng Z = 400 (ườ ớ ớ ổ ở Ω ), T ng trổ ở

t p trung là đi n dung C2.ậ ệ

3

®t2U

Z dt

C

1

2

C1

Z=400

Z=400

Z=400


Sau khi tính đ i v i nút 1 trong kho ng t < tố ớ ả 12 thì ph i b t đ u xét nút 2,ả ắ ầ

T i nút 2 có ba đ ng dây n i v i đi n dung do đó ta áp d ng ph ng phápạ ườ ố ớ ệ ụ ươ

ti p tuy n, đây s đ Peterson có: ế ế ở ơ ồ

Zdt = n

Z =

3

400 = 133,33 (Ω ).

2mα = 400

33,133.2 = 0,667

∑=

++==n

mmm U

1

'42

'32

'1222dt )U U0,667.(U '. 2.U α

Trong công th c trên U’ứ m2 là các sóng t i 2 do các sóng ph n x t 1, 3 vàớ ả ạ ừ

4 truy n v , Khi th i gian (t ng đ i v i nút 2): ề ề ờ ươ ố ớ

Khi 266,0.2 23 =< tt µ s thì 0'32 =U và 2,0.2 24 =< tt µ s thì 0'

42 =U



Do đó : '12667,0.2 UU dt = v i ớ )( 1212

'12 ttUU −=

B c đ u đó có U’ướ ầ 12 trong kho ng th i gian (t ng đ i đ i v i nút 2)ả ờ ươ ố ố ớ

Bi t 2.Uế dt, Zdt và C2 tính đ c đi n áp nút 2 theo ph ng pháp ti pượ ệ ươ ế

tuy n.ế

Ta có :

267,010.463,2003.33,133. 122 === −CZT dt ( µ s).

))(.2( 2 tUU

T

tU dt −∆=∆

))(.2(037,0))(.2(

267,0


222 )()( UtUttU ∆+=∆+

Bi u th c trên cho ta tính liên ti p các giá tr c a Uể ứ ế ị ủ 2(t)

Đi n áp ph n x t i nút 2: Uệ ả ạ ạ 21 = U2 - U’12

U23 = U2 - U’32

U24 = U2 - U’42

Sau khi tính đ c Uượ 2 trong kho ng th i gian t = 2.tả ờ 12 c n tr v tínhầ ở ề

đi n áp nút 1. ệ

* Nút 3.

Là nút có m t đ ng dây đi t i v i t ng tr sóng Z = 400 (ộ ườ ớ ớ ổ ở Ω ), T ngổ

tr t p trung là đi n tr phi tuy n c a ch ng sét van, do đó c n tính b ngở ậ ệ ở ế ủ ố ầ ằ

ph ng pháp đ th .ươ ồ ị


Trong s đ trên Zơ ồ dt n i v i ch ng sét van không khe h Zno l p songố ớ ố ở ắ

song v i đi n dung t p trung t i nút 3 là C = 1685 pF.ớ ệ ậ ạ



Ta có: Zdt = Z = 400 (Ω )

α = 2 = 400

2.400 =

.2

Z

Zdt

'23

'23dt 2UU=.U2 =α

Ta có U’23 là sóng t i t nút 2: U’ớ ừ 23 = U2 – U’32

U32 = U3 – U’23

U’32 = U32(t – 2.t23)

Khi 266,0.2 23 =< tt µ s thì 0'32 =U Nên 2

'23 UU =

Theo ph ng pháp ti p tuy n ta có:ươ ế ế

674,010.1685.400. 122 === −CZT dt ( µ s).

))(.2( 3 tUUT

tU dt −∆=∆

))(.2(015,0))(.2(674,0


333 )()( UtUttU ∆+=∆+

* Nút 4.

Là nút có m t đ ng dây đi t i v i t ng tr sóng Z = 400ộ ườ ớ ớ ổ ở Ω , T ng trổ ở

t p trung là đi n tr phi tuy n c a ch ng sét van, do đó c n tính b ngậ ệ ở ế ủ ố ầ ằ

ph ng pháp đ th .ươ ồ ị

2U ®t

®tZ

C


Trong s đ trên Zơ ồ đt n i v i ch ng sét van không khe h ZnO l p songố ớ ố ở ắ

song v i đi n dung t p trung t i nút 4 là C = 373,33 (pF)ớ ệ ậ ạ



Ucsv = K.Iα

csv Trong đó : K = 373,5 và 0,025α =

Ucsv + I.Zdt = 2.U’24 = 2.Udt

Ta có U’24 là sóng t i t nút 2: Uớ ừ 24 = U2 – U’42

U42 = U4 – U’24

U’24 = U24(t – 2.t24)

Ta tính ngay đ c Uượ 4 trong kho ng này b ng ph ng pháp đ th (d aả ằ ươ ồ ị ự

vào Udt, Zdt và đ c tính V – S, V – A c a ch ng sét van).ặ ủ ố

Quá trình tính toán đ c l p đi l p l i gi a các nút 4và 2.ượ ặ ặ ạ ữ

Đ c tính ch u đ ng c a máy bi n áp 220kV.ặ ị ự ủ ế

Tra trong giáo trình k thu t đi n cao áp ta có đ c tính cách đi n c aỹ ậ ệ ặ ệ ủ

máy bi n áp theo đi n áp ch u đ ng c c đ i.ế ệ ị ự ự ạ

Uđm=220kV

Umax=1000kV

B ng 4-1: Đi n áp ch u đ ng c a máy bi n áp theo th i gianả ệ ị ự ủ ế ờ

Đ c tính cách đi n c a thanh gópặ ệ ủ

Đ c tính cách đi n c a thanh góp chính là đ c tính phóng đi n c a chu iặ ệ ủ ặ ệ ủ ỗ

sứ

B ng 4- 2: Đ c tính V-S c a thanh góp.ả ặ ủ

D a vào ph ng trình đi n áp nút đã l p ta có b ng tính giá tr đi n ápự ươ ệ ậ ả ị ệ

trính b y trong ph n ph l c. T b ng này ta v đ c đ th :ầ ầ ụ ụ ừ ả ẽ ượ ồ ị



Hình 4-13: Đ th đi n áp t i các nút.ồ ị ệ ạ

4.4. Nh n xét.ậ

Đi n áp t i cac nút luôn ệ ạ n m d i đ ng đ c tính V-S c a thanh góp vàằ ướ ườ ặ ủ

đi n áp ch u đ ng c a máy bi n áp.ệ ị ự ủ ế V y tr m đ c b o v an toàn.ậ ạ ượ ả ệ

Vi c tính toán quá đi n áp do sóng truy n t đ ng dây vào tr m dùngệ ệ ề ừ ườ ạ

ph ng pháp tính toán tr c ti p ph c t p ch đ c dùng khi tr m có k t c uươ ự ế ứ ạ ỉ ượ ạ ế ấ

đ n gi n. Tơ ả ính b o v ch ng sóng truy n vào tr m có kh i l ng tính toánả ệ ố ề ạ ố ượ

l n do tham s c a sóng t đ ng dây vào tr m r t khác nhau (ph thu cớ ố ủ ừ ườ ạ ấ ụ ộ

vào dòng đi n sét, k t c u đ ng dây và v trí sét đánh). Th c t ng i ta sệ ế ấ ườ ị ự ế ườ ử

d ng ph ng pháp đo đ c tr c ti p hay trên mô hình máy tính đi n t . V iụ ươ ạ ự ế ệ ử ớ

nh ng tr m đ n gi n ng i ta có th tính toán b ng ph ng pháp l p b ng.ữ ạ ơ ả ườ ể ằ ươ ậ ả

Do đó k t qu tính toán th ng không chính xác.ế ả ườ

Ngày nay v i s phát tri n m nh m c a công ngh thông tin ng i taớ ự ể ạ ẽ ủ ệ ườ

có th áp d ng r ng rãi các ch ng trình đ nghiên c u quá trình quá để ụ ộ ươ ể ứ ộ

trong h th ng đi n m t cách đ n gi n v i đ chính xác cao.ệ ố ệ ộ ơ ả ớ ộ

4.5. Tính toán sóng quá đi n áp truy n vào tr m b ng ATP.ệ ề ạ ằ



ATP (Alternative Transients Program) là ch ng trình nghiên c uươ ứ

quá trình quá đ trong h th ng đi n b ng cách mô ph ng g n đúng các ph nộ ệ ố ệ ằ ỏ ầ ầ

t trong h th ng.ử ệ ố

Do đó ATP đ c s d ng r ng r i trong quá trình nghiên c u quáượ ử ụ ộ ả ứ

đi n áp ch ng h n quá trình tính toán sóng truy n vào tr m bi n áp khi có sétệ ẳ ạ ề ạ ế

đánh trên đ ng dây g n tr m.ườ ầ ạ

Trong ch ng này ta tính toán đi n áp t i các nút trong nhi u tr ngươ ệ ạ ề ườ

h p khác nhau: ợ

• Khi có sét đánh t i nhi u đi m khác nhau trên đ ng dây cũng nhạ ề ể ườ ư

v i dòng đi n sét có tham s thay đ i.ớ ệ ố ổ

• Tr m có đ t ch ng sét van t i đ u đ ng dây vào tr m.ạ ặ ố ạ ầ ườ ạ

• Ch ng sét van ch đ c đ t tr c máy bi n áp.ố ỉ ượ ặ ướ ế

• Đo n đ ng dây vào tr m đ t 1 dây ch ng sét và đ t 2 dây ch ngạ ườ ạ ặ ố ặ ố

sét.

a) Mô ph ng c t.ỏ ộ

Trong quá trình mô ph ng tùy thu c vào c p đi n áp và t ng đ a hìnhỏ ộ ấ ệ ừ ị

khác nhau l i s d ng lo i c t khác nhau do đó khó có th đ a ra m tạ ử ụ ạ ộ ể ư ộ

mô hình chung cho c t. Đ đ n gi n hóa trong ch ng này ta xét mô hìnhộ ể ơ ả ươ

c t nh sau.ộ ư



Hình 4-14: Mô hình mô ph ng c tỏ ộ .

Trong mô hình trên c t đ c chia làm các đo n nh v i chi u dài khácộ ượ ạ ỏ ớ ề

nhau t ng ng (r1, r2, r3,…….), M i đo n c t đ c thay th b ng t ng trươ ứ ỗ ạ ộ ượ ế ằ ổ ở

sóng ZTi n i ti p v i đi n tr , đi n c m c a v t li u làm c tố ế ớ ệ ở ệ ả ủ ậ ệ ộ Ri, Li như

hình v trên,Và Rc là đi n tr n i đ t c t.ẽ ệ ở ố ấ ộ

V i c t đi n c a đ ng dây 220 kV nh hình v ta chia làm 3 đo n cóớ ộ ệ ủ ườ ư ẽ ạ

chi u dài l n l t: Đ an 1 dài 6m, đo n 2 dài 6m và đ an 3 dài 15m,C 3ề ầ ượ ọ ạ ọ ả

đo n đ u đ c thay th b ng mô hình lineZ-1 pha v i các thông s :ạ ề ượ ế ằ ớ ố

R / L : Đi n tr trên m t đ n v chi u dài [ệ ở ộ ơ ị ề Ω/m].

Z : T ng tr sóng [ổ ở Ω].

V : V n t c truy n sóng [m/s]. ậ ố ề



Và đi n tr n i đ t c a c t đi n th ng l y t 10 đên 15 ệ ở ố ấ ủ ộ ệ ườ ấ ừ Ω đ c thayượ

th b i mô hình: ế ở

Trong đó RES: Giá tr c a đi n trị ủ ệ ở (Ω )

b) Mô ph ng đ ng dây vào tr m:ỏ ườ ạ

Đ ng dây m t m ch lo i AC-300, và dây ch ng sét lo i C-95 đ cườ ộ ạ ạ ố ạ ượ

thay th b i mô hình LCC sau đây:ế ở



V i các thông s kĩ thu t đ c khai báo trong b ng sau.ớ ố ậ ượ ả

Trong đó:

Ph.no: Kí hi u pha.ệ

Rin : Bán kính trong c a dây d n.ủ ẫ



Rout : Bán kính ngoài c a dây d n.ủ ẫ

Resis : Đi n tr m t chi u c a dây d n.ệ ở ộ ề ủ ẫ

Horiz : Kho ng cách theo ph ng ngang đ n c t.ả ươ ế ộ

Vtower: Chi u cao c t.ề ộ

Vmid : Chi u cao dây d n t i v trí th p nh t.ề ẫ ạ ị ấ ấ

Separ : Kho ng cách gi a các dây trong cùng m t pha.ả ữ ộ

Alpha : Góc t o b i dây d n và tr c ngang ( theo chi u ng cạ ở ẫ ụ ề ượ

kim đ ng h ).ồ ồ

NB : S l ng dây d n trong pha.ố ượ ẫ

Tr m 220kV s d ng s đ 2 thanh góp có thanh góp vòng lo i ACOạ ử ụ ơ ồ ạ

700/86 đ c thay th b i mô hình LCC:ượ ế ở

c) Mô ph ng ngu n đi n:ỏ ồ ệ

Ngu n sóng sét:ồ

Ngu n sóng sét đ c thay th b ng mô hình Heiler:ồ ượ ế ằ

Trong đó:

Amp: Giá tr c c đ i c a ngu n dòng [A] ho c ngu n áp [V].ị ự ạ ủ ồ ặ ồ



T_f : Th i gian đ u sóng [sec],Kho ng th i gian tính t th i đi mờ ầ ả ờ ừ ờ ể

t=0 t i th i đi m biên đ sóng sét đ t c c đ i.ớ ờ ể ộ ạ ự ạ

Tau: Kho ng th i gian [sec] tính t th i đi m t= 0 t i th i đi mả ờ ừ ờ ể ớ ờ ể

biên đ sóng sét đ t 37% giá tr c c đ i. ộ ạ ị ự ạ

n : H s t l .ệ ố ỷ ệ

Tsta: Th i gian b t đ u [sec.],Nh n giá tr 0 n u T<Tsta.ờ ắ ầ ậ ị ế

Tsto: Th i gian k t thúc [sec],Nh n giá tr 0 n u T>Tsto.ờ ế ậ ị ế

H th ng đi n:ệ ố ệ

H th ng đi n n i v i tr m bi n áp đ c thay th b i ngu n xoayệ ố ệ ố ớ ạ ế ượ ế ở ồ

chi u 3 pha AC type 14 ề

Trong đó giá tr c c đ i c a ngu n áp Amp: ị ự ạ ủ ồ ax

2.220179,629( )

3mU kV= =

d) Mô ph ng máy c t:ỏ ắ



T-cl_1: Th i gian đóng c a máy c t [s].ờ ủ ắ

T-op_1: Th i gian c t c a máy c t [s].ờ ắ ủ ắ

e) Mô ph ng ch ng sét van:ỏ ố

Ch ng sét van không khe h oxit k m đ c mô ph ng b ng ph n tố ở ẽ ượ ỏ ằ ầ ử

MOV nh sau:ư

V i các thông s :ớ ố



Trong đó:

Vref: Đi n áp chu n, th ng x p x đi n áp danh đ nh c aệ ẩ ườ ấ ỉ ệ ị ủ

ch ng sét van.ố



Vflash: Đi n áp phóng đi n c a khe h phóng đi n.ệ ệ ủ ở ệ

Vzero: Đi n áp t i th i đi m ban đ u.ệ ạ ờ ể ầ

COL: S phân đo n c a đ ng đ c tính V-A.ố ạ ủ ườ ặ

SER: S ph n t n i ti p trong nhánh.ố ầ ử ố ế

ErrLim: Sai s cho phép c a tr ng trình.ố ủ ươ

f) Mô ph ng các ph n t khác trong tr m:ỏ ầ ử ạ

Máy bi n áp, máy bi n đi n áp và dao cách ly đ c thay th b ng các tế ế ệ ượ ế ằ ụ

đi n, mô ph ng b ng mô hình RLC3.ệ ỏ ằ

g) Mô hình thay th tr m bi n áp 220kV:ế ạ ế

Hình 4-15: S đ mô ph ng tr m bi n áp.ơ ồ ỏ ạ ế



4.6. K t qu tính toán b ng ATP.ế ả ằ

V i dòng đi n sét có biên đ 100 kA và đi m sét đánh cách tr m b ng 3ớ ệ ộ ể ạ ằ

kho ng v t c a đ ng dây (3x320km):ả ượ ủ ườ

(f ile 3-5.pl4; x-v ar t) c:XX0073-XX0020 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10[ms]0

15

30

45

60

75

90

[kA]

Hình 4-16: D ng dòng đi n sét.ạ ệ

a)Khi không đ t ch ng sét van t i đ u đ ng dây vào tr m:ặ ố ạ ầ ườ ạ

Đ ng dây vào tr m đ c b o v b ng 1 dây ch ng sét và có đi n trườ ạ ượ ả ệ ằ ố ệ ở

n i đ t c a c t đi n là 10(ố ấ ủ ộ ệ Ω ).

a: Đi n áp t i đ u c c MBA b: Đi n áp giáng t i đ nh c t.ệ ạ ầ ự ệ ạ ỉ ộ

Hình 4-17.

Nh n xétậ : Khi sét đánh vào đ ng dây g n tr m bi n áp làm đi n áp t iườ ầ ạ ế ệ ạ

đ u c c MBA tăng v t quá gi i h n cách đi n c a tram(900kV), V y taầ ự ượ ớ ạ ệ ủ ậ

c n đ t thêm ch ng sét van đ b o v cách đi n c a các thi t b trong tr m.ầ ặ ố ể ả ệ ệ ủ ế ị ạ

b) Khi đ t ch ng sét van t i đ u đ ng dây vào tr m:ặ ố ạ ầ ườ ạ



Hình 4-18: S đ mô ph ng Tr m bi n áp.ơ ồ ỏ ạ ế

(f ile 4-5.pl4; x-v ar t) v :T1A v :T1B v :T1C 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10[ms]

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

[MV]

Hình 4-19: Đi n áp t i đ u c c MBA.ệ ạ ầ ự



Nh n xét: Do đ t ch ng sét van t i đ u đ ng dây vào tr m nên h nậ ặ ố ạ ầ ườ ạ ạ

ch đ c biên đ c a sóng quá đi n áp truy n vào tr m nh ng v n ch aế ượ ộ ủ ệ ề ạ ư ẫ ư

b o v đ c các thi t b trong tr m, Nên ta tăng c ng b o v ch ng sóngả ệ ượ ế ị ạ ườ ả ệ ố

quá đi n áp cho tr m.ệ ạ

c) Khi đo n đ ng dây vào tr m treo 2 dây ch ng sét:ạ ườ ạ ố

Sét đánh vào dây dân trong đo n đ ng dây g n tr m cũng nguy hi mạ ườ ầ ạ ể

nh sét đánh tr c ti p vào ph n d n đi n c a tr m, Do đó đ an đ ng dâyư ự ế ầ ẫ ệ ủ ạ ọ ườ

g n t i tr m đ c tăng c ng b o v b ng dây ch ng sét và gi m đi n trầ ớ ạ ượ ườ ả ệ ằ ố ả ệ ở

n i đ t.ố ấ

Do đó trên đo n đ ng dây g n tr m ta s d ng 2 dây ch ng sét v i gócạ ườ ầ ạ ử ụ ố ớ

b o v nh .ả ệ ỏ


-0.80

-0.36

0.08

0.52

0.96

1.40

[MV]


d) Khi đ t ch ng sét van g n máy bi n áp c a tr m:ặ ố ầ ế ủ ạ

Trong nhi u tr ng h p khi kho ng cách t MBA đ n CSV t i đ uề ườ ợ ả ừ ế ạ ầ

đ ng dây vào tr m xa ta ph i đ t thêm 1 CSV th 2 g n MBA.ườ ạ ả ặ ứ ầ



Hình 4-21 S đ mô ph ng tr m bi n áp.ơ ồ ỏ ạ ế


-300

-80

140

360

580

800

[kV]




Nh n xét: Khi đ t thêm ch ng sét van g n máy bi n áp thì biên đ đi nậ ặ ố ầ ế ộ ệ

áp t i đ u c c máy bi n áp gi m đi đáng k và b o v đ c cho cách đi nạ ầ ự ế ả ể ả ệ ượ ệ

máy bi n áp không b phá h ng.ế ị ỏ

V y tr m bi n áp v i m t b ng đ c thi t k nh trong ph n tr cậ ạ ế ớ ặ ằ ượ ế ế ư ầ ướ

c n đ c đ t ch ng sét van b o v ch ng sóng truy n t i đ u đ ng dâyầ ượ ặ ố ả ệ ố ề ạ ầ ườ

vào tr m và t i g n máy bi n áp do kho ng cách t máy bi n áp đ n đ ngạ ạ ầ ế ả ừ ế ế ườ

dây là khá l n.ớ



TÀI LI U THAM KH OỆ Ả

1. TS. Tr n Văn T pầ ớ , K thu t đi n cao áp, Quá đi n áp và b o vỹ ậ ệ ệ ả ệ

ch ng quá đi n áp; Nhà xu t b n khoa h c và k thu t, Hà N i, 2007.ố ệ ấ ả ọ ỹ ậ ộ

2. TS. Nguy n Minh Ch cễ ướ , H ng d n thi t k t t nghi p K thu tướ ẫ ế ế ố ệ ỹ ậ

đi n cao áp. B môn H th ng đi n, tr ng đ i h c Bách khoa Hà N i, 2002.ệ ộ ệ ố ệ ườ ạ ọ ộ

2. Vũ Vi t Đ n, ế ạ Giáo trình k thu t đi n cao áp. B môn H th ng đi n,ỹ ậ ệ ộ ệ ố ệ

tr ng đ i h c Bách khoa Hà N i.ườ ạ ọ ộ

4. Nguy n Đình Th ngễ ắ , V t li u k thu t đi n, Nhà xu t b n khoa h cậ ệ ỹ ậ ệ ấ ả ọ

và k thu t, Hà n i, 2005ỹ ậ ộ

5. GS. TS. Lã Văn Út, Ng n m ch trong h th ng đi n, Nhà xu t b nắ ạ ệ ố ệ ấ ả

khoa h c và k thu t, Hà N i, 2005.ọ ỹ ậ ộ

6. TS. Đào Quang Th c, TS. Ph m Văn Hòa, ạ ạ Ph n đi n trong nhà máyầ ệ

đi n và tr m bi n áp, Nhà xu t b n khoa h c và k thu t, Hà N i, 2005.ệ ạ ế ấ ả ọ ỹ ậ ộ

7. PGS. TS. Tr n Báchầ , L i đi n & H th ng đi n (t p 3), Nhà xu tướ ệ ệ ố ệ ậ ấ

b n khoa h c và k thu t, Hà N i, 2005.ả ọ ỹ ậ ộ

8. J.W.Woo, J.S.Kwak, H.J.Ju, H.H.Lee, J.D.Moon, The Analysis Results

of Lightning Overvoltages by EPTM for Lightning Protection Design of 500 kV

Substation; Presented at the International Conference on Power Systems

Transisents (ICPST’05) in Montreal, Canada on June 19-23, 2005, Pager No,

IPST05 -111.

9. ATP Rule book – XIX.I- ZnO FITTER to punch Type 92 ZnO branch

cards.

10. ATP Rule book – V.E- Exponential ZnO surge arrester R(i)..

11. Pinceti, P, Giannettoni, M; A simplified model for zinc oxide surge

arresters; Power Delivery, IEEE Transactions on Volume 14, Issue 2, Apr 1999

Page(s):393 – 398.


Documents

Thiết kế bảo vệ chống sét trạm biến áp