Giáo trình Thiết kế chống sét - Chương 4: Tính độ cao cột thu lôi

ộ cao 8,2m: hx = 8,2m > 2/3ho = 8m. Nên :
.97,2
15,12
2,8
1.15,12.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 1;4. Khoảng cách giữa hai cột là: a =34m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 127
34
17
7

ở độ cao 8,2m: hx = 8,2m > 2/3ho = 8m. Nên :
Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
.85,2
12
2,8
1.12.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 3;6. Khoảng cách giữa hai cột là: a =35m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 137
35
18
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 11m: hx = 11m > 2/3ho = 8,7m. Nên :
.5,1
13
11
1.13.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
 - Xét cặp cột 7;8. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 25m
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 4,137
25
17
7

 ở độ cao 11m: hx = 11m > 2/3ho = 8,9m. Nên :
.8,1
4,13
11
1.4,13.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 6-7. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 17,8m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 45,147
8,17
17
7

 ở độ cao7,5: hx = 11m > 2/3ho =9,63m
.58,2
45,14
11
1.45,14.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 5;8. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 17m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 57,147
17
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 11m: hx = 11m > 2/3ho = 9,72m. Nên :
.68,2
57,14
11
1.57,14.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ 
thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể đ-ợc trình bày ở hình vẽ
Từ hình vẽ ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm 
trong phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi.
Vậy với cách bố trí thu lôi nh- ph-ơng án I là đảm bảo về mặt 
kỹ thuật.
I.3.3.2- Ph-ơng án 2.
Ta bố trí 9 cột thu lôi trong đó 5 cột bố trí trên thanh xà cao 
11m và các cột còn lại bố trí độc lập : 
T1
T2
Phoứng ủieàu khieồn
Phoứng phaõn phoỏi
Phoứng tuù buứ 
Sụ ủoà hieọn traùng maởt baống TBA 110 kV Vaờn ẹieồn : Phửụng aựn 2 
1
2 
4
3
5
7
15.000 19.000 25.000 32.000
3
6
PHÍA 22KV PHÍA 110KV
Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi:
Để bảo vệ đ-ợc một diện tích giới hạn bởi một tam giác (hoặc tứ 
giác) thì độ cao của cột thu lôi phải thoả mãn: D  8ha
Trong đó:
 - D: Là đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác ( hoặc tứ 
giác), tạo bởi các chân cột. đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo 
vệ đ-ợc.
- ha : Là độ cao tác dụng của cột thu lôi.
Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi bao giờ cũng lớn 
hơn phạm vi bảo vệ của cột đơn cộng lại. Điều kiện để cho hai cột 
thu lôi có thể phối hợp đ-ợc với nhau để bảo vệ đ-ợc vật có độ cao 
hx nào đó là: a  7h
Với a là khoảng cách giữa hai cột thu lôi.
- Xét nhóm cột 1;2;3.
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác tạo bởi các cột 1;2;3. (1  2 = 30,4m , từ 2 – 3 = 34m .Và 
đ-ờng kính vòng tròn là:
mD 5,46344,30 22 
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;2;3 bảo vệ đ-ợc hoàn 
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
ha .4,58
5,46
8

Ta thấy tam giác vuông 123 có diện tích lớn hơn diện tích tam 
giác 238 , do đó phạm vi bảo vệ của nhóm cột 1;2;3 cũng là phạm 
vi bảo vệ của nhóm cột 2;3;8 
- Xét nhóm cột 1;3;8 .
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác tạo bởi các cột 1;3;8. (1 3 = 46,5m; từ 3 - 8 = 26m ; 1  8 = 
= 34,4m) .
Và đ-ờng kính vòng tròn là:
Ta có công thức để tính đ-ờng kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác (1;3;8):
)81(
)).().(.(.2
.. 


cpbpapp
cba
D
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (1;3;8):
2
cba
p

 + r là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác 
(1;3;8).
Thay số vào (I –8 ) ta có:
Bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (1;3;8) là:
mp 5,53
2
4,34265,46 
 mD 9,46
)4,345,53).(265,53).(5,465,53(5,53.2
4,34.26.5,46 


Đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (1;3;8) là: D =46,9 
m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;3;8 bảo vệ đ-ợc hoàn 
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
ha .9,58
9,46
8

- Xét nhóm cột 4;7;8 .
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác tạo bởi các cột 4;7;8. (4 7 = 25m; từ 7 - 8 = 26m ; 4  8 = = 
30m) .
Và đ-ờng kính vòng tròn là:
Ta có công thức để tính đ-ờng kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác (4;7;8):
)81(
)).().(.(.2
.. 


cpbpapp
cba
D
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (4;7;8):
2
cba
p

 + r là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác 
(4;7;8).
Thay số vào (I –8 ) ta có:
Bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (4;7;8) là:
mp 5,40
2
302625 
 mD 6,31
)305,40).(265,40).(255,40(5,40.2
30.26.25 


Đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (4;7;8) là: D =31,6 
m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 4;7;8 bảo vệ đ-ợc hoàn 
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
ha 48
6,31
8

- Xét nhóm cột 4;5;7.
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác tạo bởi các cột 4;5;7. (4  5 = 32m , từ 4 – 7 = 25m .Và 
đ-ờng kính vòng tròn là:
mD 6,402532 22 
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 4;5;7 bảo vệ đ-ợc hoàn 
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
ha .1,58
6,40
8

- Xét nhóm cột 5;6;7 .
Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác tạo bởi các cột 5;6;7. (5 6 = 30,4m; từ 6 - 7 = 32m ; 5  7 = 
40,6m) .
Và đ-ờng kính vòng tròn là:
Ta có công thức để tính đ-ờng kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam 
giác (5;6;7):
)81(
)).().(.(.2
.. 


cpbpapp
cba
D
Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (5;6;7):
2
cba
p

 + r là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác 
(5;6;7).
Thay số vào (I –8 ) ta có:
Bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (5;6;7) là:
mp 5,51
2
6,40324,30 
 mD 41
)6,405,51).(325,51).(4,305,51(5,51.2
6,40.32.4,30 


Đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (5;6;7) là: D =41 m.
Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 5;6;7 bảo vệ đ-ợc hoàn 
toàn diện tích giới hạn bởi chúng là:
m
D
ha .2,58
41
8

Nh- vậy đối với tất cả các cột thu lôi có thể lấy một độ cao tác 
dụng là :
ha = 6m
 Tính độ cao cột thu lôi ;
Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào 
trạm biến áp đ-ợc xác định bởi: h = hx + ha
 Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi.
 + hx: độ cao của vật đ-ợc bảo vệ.
 + ha: độ cao tác dụng của cột thu lôi.
  độ cao tác dụng của các cột thu lôi là :
 h = 5,4 + 11 =16,4 m
  ta chọn cột thu lô có độ cao h = 17m
 Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:
* Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 17m:
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m: hx =11 m < 2/3 h = 11,33 m. 
Nên: 
m
h
h
hr xx 9,417.8,0
11
117.5,1
.8,0
1.5,1 



 



 
- Bán kính bảo vệ ở độ cao 6m:
m
h
h
hr xx 25,1417.8,0
6
117.5,1
.8,0
1.5,1 



 



 
* Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi:
- Xét cặp cột 1;2. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 30,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 66,127
4,30
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 8,2m: hx = 8,2m < 2/3ho = 8,4m. Nên :
.6,3
66,12.8,0
2,8
1.66,12.5,1
.8,0
1.5,1 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 2;3. Khoảng cách giữa hai cột là: a =34m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 14,127
34
17
7

ở độ cao 8,2m: hx = 8,2m > 2/3ho = 8,1m. Nên :
Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
.3
14,12
2,8
1.14,12.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 3,4. Khoảng cách giữa hai cột là: a =25,6m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 3,137
6,25
17
7

Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là:
ở độ cao 11m: hx = 11m > 2/3ho = 8,8m. Nên :
.72,1
3,13
11
1.3,13.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
 - Xét cặp cột 6,7: Khoảng cách giữa hai cột là: a = 32m
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 4,127
32
17
7

 ở độ cao 11m: hx = 11m > 2/3ho = 8,3m. Nên :
.05,1
4,12
11
1.4,12.75,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 5-6. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 30,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 6,127
4,30
17
7

 ở độ cao11: hx = 11m > 2/3ho =8,4m
.2,1
6,12
11
1.6,7512,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 7-8. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 26m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 3,137
26
17
7

 ở độ cao11: hx = 11m > 2/3ho =8,9m
.73,1
3,13
11
1.3,7513,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
- Xét cặp cột 1-8. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 34,4m.
Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:
m
a
hho 1,127
4,34
17
7

 ở độ cao11: hx = 11m > 2/3ho =8,1m
.82,0
1,12
11
1.1,7512,01.75,0 m
h
h
hr
o
x
oxo 


 


 
Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ 
thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể đ-ợc trình bày ở hình vẽ :
Từ hình vẽ ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm 
trong phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi.
Vậy với cách bố trí thu lôi nh- ph-ơng án II là đảm bảo về mặt 
kỹ thuật. 
I.4 -Kết luận.
Qua quá trình tính toán trên ta thấy cả hai ph-ơng án đều đảm 
bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật và hai ph-ơng án t-ơng đ-ơng về mặt 
kinh tế. Ta thấy ph-ơng án II bố trí hợp lí cột chống sét hơn 
ph-ơng án I: Do vậy ta chọn ph-ơng án II.