Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống điện lực, trạm biến áp đóng vai trò là mắt xích trung tâm thực hiện nhiệm vụ biến đổi, truyền tải và phân phối điện năng. Do vị trí lắp đặt ngoài trời và quy mô không gian lớn, trạm biến áp thường xuyên chịu tác động trực tiếp từ các hiện tượng khí quyển cực đoan, đặc biệt là dông sét. Việt Nam nằm trong khu vực tâm dông châu Á với cường độ hoạt động dông sét mạnh: số ngày dông trung bình khoảng 100 ngày/năm, số giờ dông trung bình đạt 250 giờ/năm và ước tính có khoảng 2 triệu cú sét đánh xuống đất mỗi năm trên toàn lãnh thổ. Dòng điện sét có biên độ từ 10 đến 200 kA, điện thế đạt tới hàng tỷ vôn, có khả năng phá hủy cơ học, gây cháy nổ, đánh thủng cách điện của máy biến áp và thiết bị phân phối, dẫn đến sự cố gián đoạn cung cấp điện trên diện rộng.

Vấn đề quá điện áp trong hệ thống truyền tải điện cao áp được phân thành hai nhóm chính: quá điện áp nội bộ (do thay đổi đột ngột cấu trúc mạch điện, đóng cắt thiết bị) và quá điện áp khí quyển (do sét đánh trực tiếp hoặc sóng quá điện áp lan truyền từ đường dây vào trạm). Theo phân loại của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC), cấp điện áp trên 1000 V được phân định:

Cấp điện áp Điện áp định mức
Trung áp $1 \div 45\text{ kV}$
Cao áp $45 \div 300\text{ kV}$
Siêu cao áp $300 \div 750\text{ kV}$
Cực cao áp $\ge 750\text{ kV}$

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đồ án bao gồm:

  1. Tổng hợp cơ sở lý thuyết về quá điện áp khí quyển, cơ chế hình thành dông sét và các phương pháp phòng chống sét hiện đại.
  2. Khảo sát các thông số kỹ thuật, mặt bằng kiến trúc và bố trí thiết bị của trạm biến áp 220/110 kV.
  3. Tính toán phạm vi bảo vệ chống sét đánh thẳng cho toàn bộ diện tích trạm theo các phương án bố trí cột thu lôi, so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn phương án tối ưu.
  4. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn và nối đất chống sét; tính toán điện trở nối đất tự nhiên, điện trở nối đất nhân tạo (mạch vòng) và tổng trở xung kích của hệ thống nối đất.
  5. Kiểm tra điều kiện an toàn chống phóng điện ngược trên cách điện của máy biến áp ($U_{50%}$) và tính toán bổ sung hệ thống cọc tiếp địa.
  6. Xác định chỉ tiêu chống sét cho đường dây và bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền vào trạm biến áp từ phía đường dây 110 kV bằng chống sét van.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Trạm biến áp cấp điện áp 220/110 kV. Phía 220 kV gồm 6 xuất tuyến đường dây, sơ đồ 2 hệ thống thanh góp có thanh góp vòng; phía 110 kV gồm 10 xuất tuyến đường dây, sơ đồ 2 hệ thống thanh góp có thanh góp vòng, cấp điện từ 2 máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2).
  • Phạm vi không gian: Mặt bằng trạm có tổng diện tích $37.539\text{ m}^2$, kích thước hình học khu đất chính $215\text{ m} \times 174,6\text{ m}$. Độ cao xà đón dây 220 kV là 17 m, xà thanh góp 220 kV là 11 m; độ cao xà đón dây 110 kV là 11 m, xà thanh góp 110 kV là 7,8 m. Nhà điều hành có kích thước $14\text{ m} \times 10\text{ m}$, chiều cao 8 m. Khoảng cách pha phía 220 kV là 4,30 m; phía 110 kV là 2,25 m.
  • Phạm vi thời gian và thông số môi trường: Điện trở suất của đất tại khu vực đặt trạm $\rho = 80,\Omega\cdot\text{m}$; hệ số mùa của thanh ngang $k_{mùa} = 1,6$; hệ số mùa của cọc sét $k_{mùa.sét} = 1,25$. Dòng điện sét tính toán có biên độ $I = 150\text{ kA}$, độ dốc dòng sét $a = 30\text{ kA}/\mu\text{s}$, thời gian đầu sóng $\tau_{đs} = 5,\mu\text{s}$. Dây chống sét trên các đường dây dẫn vào trạm là loại C-70 với điện trở đơn vị $r_0 = 2,38,\Omega/\text{km}$, chiều dài khoảng vượt $L_{KV} = 210\text{ m}$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán kỹ thuật

Đồ án ứng dụng các lý thuyết chuyên ngành về kỹ thuật điện cao áp, trường điện từ và bảo vệ chống sét công trình công nghiệp:

  1. Lý thuyết bảo vệ chống sét đánh thẳng bằng kim thu sét Franklin: Dựa trên nguyên lý đón dòng phóng điện tiên đạo bằng các điểm cao kim loại nối đất. Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập có chiều cao $h \le 30\text{ m}$ đối với công trình có độ cao $h_x$ được xác định theo đường sinh gãy khúc:

    • Khi $h_x \le \frac{2}{3}h$: $r_x = 1,5h \left(1 - \frac{h_x}{0,8h}\right)$
    • Khi $h_x > \frac{2}{3}h$: $r_x = 0,75h \left(1 - \frac{h_x}{h}\right)$
    • Đối với nhóm nhiều cột thu lôi phối hợp tạo thành đa giác, điều kiện đảm bảo an toàn cho vật thể có độ cao $h_x$ nằm trong đa giác là: $D \le 8(h - h_x) = 8h_a$, trong đó $D$ là đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các cột thu lôi, $h_a$ là độ cao hữu ích.

  2. Lý thuyết hệ thống nối đất trong hệ thống điện:

    • Phân loại nối đất: Nối đất an toàn (bảo vệ người chạm vào vỏ thiết bị khi có sự cố cách điện), nối đất làm việc (đảm bảo chế độ vận hành điểm trung tính máy biến áp, biến điện áp), và nối đất chống sét (tản dòng xung kích của sét vào đất để hạn chế điện thế nâng cao trên thân cột và vỏ thiết bị).
    • Tiêu chuẩn kỹ thuật: Đối với mạng điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất (dòng ngắn mạch chạm đất lớn), điện trở nối đất an toàn cho phép là $R \le 0,5,\Omega$. Khi nối chung hệ thống nối đất chống sét với nối đất an toàn của trạm biến áp $\ge 110\text{ kV}$, điện trở nối đất nhân tạo yêu cầu $R_{NT} \le 1,\Omega$.

  3. Lý thuyết quá trình quá độ và tổng trở xung kích của nối đất phân bố dài: Khi dòng sét có tần số cao đi vào mạch vòng tiếp địa lớn, hệ thống hoạt động như một đường dây dẫn có thông số rải. Đồ án xây dựng sơ đồ đẳng trị bỏ qua điện trở tác dụng và điện dung rải, giải hệ phương trình vi phân truyền sóng: $$\frac{\partial U}{\partial x} = -L_0 \frac{\partial I}{\partial t}, \quad \frac{\partial I}{\partial x} = -G_0 U$$ Tổng trở xung kích tại đầu vào mạch vòng $Z(0, \tau_{đs})$ được xác định thông qua chuỗi hàm giải tích phụ thuộc vào điện cảm rải $L_0$, điện dẫn rải $G_0$, chiều dài mạch vòng và thời gian đầu sóng sét $\tau_{đs}$.

  4. Phương pháp nghiên cứu thực tế:

    • Phương pháp giải tích hình học và đại số để xác định bán kính, độ cao hữu ích của cột thu lôi.
    • Phương pháp nội suy tuyến tính để tra các hệ số hình dáng mạch tiếp địa $K$.
    • Phương pháp chuỗi số vô hạn có cắt ngưỡng sai số ($e^{-4}$) để tính toán tổng trở xung kích quá độ.
    • Phương pháp so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật (số lượng cột, khối lượng sắt thép kim thu sét) để lựa chọn phương án thiết kế.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật hệ thống chống sét

1. Tính toán bố trí cột thu sét bảo vệ trạm biến áp

Đồ án thiết lập hai phương án bố trí cột thu sét lắp đặt trực tiếp trên kết cấu xà của trạm biến áp (tận dụng độ cao sẵn có để tiết kiệm chi phí xây dựng cột độc lập):

  • Xác định độ cao tác dụng: Qua tính toán đường kính vòng tròn ngoại tiếp các tam giác và tứ giác tạo bởi các cột thu lôi, độ cao hữu ích yêu cầu lớn nhất là $h_{max} = 8,1\text{ m}$ (phía 220 kV) và $h_{max} = 7,8\text{ m}$ (phía 110 kV). Tác giả chọn chung độ cao hữu ích $h_a = 9\text{ m}$ cho toàn trạm.
  • Chiều cao toàn bộ của cột thu sét:
    • Phía 220 kV: $h = h_a + h_x = 9 + 17 = 26\text{ m}$.
    • Phía 110 kV: $h = h_a + h_x = 9 + 11 = 20\text{ m}$.
Thông số so sánh Phương án 1 Phương án 2
Phía 220 kV 15 cột cao 26 m (5 cột trên xà 17 m, 10 cột trên xà 11 m) 15 cột cao 26 m (5 cột trên xà 17 m, 10 cột trên xà 11 m)
Phía 110 kV 13 cột cao 20 m (8 cột trên xà 7,8 m, 4 cột trên xà 11 m, 1 cột xây thêm) 15 cột cao 19 m (7 cột trên xà 7,8 m, 7 cột trên xà 11 m, 1 cột xây thêm)
Tổng số lượng cột 28 cột 30 cột
Tổng chiều dài kim gia công ($L$) $348,6\text{ m}$ $363,4\text{ m}$
Đánh giá kỹ thuật Đảm bảo bảo vệ 100% diện tích thiết bị và nhà điều hành Đảm bảo bảo vệ 100% diện tích thiết bị và nhà điều hành
Kết luận lựa chọn Được chọn (tiết kiệm vật liệu, số lượng cột ít hơn) Bị loại

2. Tính toán hệ thống nối đất an toàn và nối đất xung kích

  • Nối đất tự nhiên: Tận dụng hệ thống dây chống sét C-70 của 6 lộ 220 kV và 10 lộ 110 kV kết nối vào trạm.
    • Điện trở nối đất tự nhiên tính toán: $R_{TN} = 0,161,\Omega < 0,5,\Omega$.
  • Nối đất nhân tạo dạng mạch vòng: Do nối đất tự nhiên có thể biến động theo mùa và vận hành đường dây, trạm được thiết kế mạch vòng kín bằng thanh thép dẹt $b = 4\text{ cm}$ ($d = 0,02\text{ m}$), chôn sâu $t = 0,8\text{ m}$, kích thước mạch vòng $l_1 = 213\text{ m}$, $l_2 = 172,6\text{ m}$ (lùi 1 m so với tường bao), chu vi $L = 771,2\text{ m}$.
    • Điện trở suất tính toán của đất: $\rho_{tt} = 80 \times 1,6 = 128,\Omega\cdot\text{m}$.
    • Hệ số hình dáng (nội suy từ tỷ số $l_1/l_2 = 1,234$): $K = 5,776$.
    • Điện trở của mạch vòng nhân tạo: $R_{MV} = 0,507,\Omega \le 1,\Omega$.
    • Điện trở nối đất tổng hợp của hệ thống: $$R_{ht} = \frac{R_{TN} \cdot R_{MV}}{R_{TN} + R_{MV}} = \frac{0,161 \times 0,507}{0,161 + 0,507} = 0,122,\Omega < 0,5,\Omega$$

3. Kiểm tra điều kiện phóng điện ngược và nối đất bổ sung

  • Thông số sóng sét: $I = 150\text{ kA}$, $a = 30\text{ kA}/\mu\text{s}$, $\tau_{đs} = 5,\mu\text{s}$.
  • Thông số rải mạch vòng: $L_0 = 2,05,\mu\text{H/m}$; $G_0 = 3,274 \times 10^{-3},\Omega^{-1}\cdot\text{m}^{-1}$.
  • Tính toán tổng trở xung kích: Tổng hợp chuỗi 9 số hạng ($k = 1 \div 9$) cho giá trị tổng trở xung kích tại điểm sét đánh vào đầu mạch vòng $Z_{xk}(0, \tau_{đs}) = 4,632,\Omega$.
  • Kiểm tra điện áp giáng: $$U_đ = I \cdot Z_{xk} = 150 \times 4,632 = 694,7\text{ kV}$$ So sánh với điện áp chịu đựng cách điện 50% của cuộn dây máy biến áp 110 kV ($U_{50%\text{MBA}} = 460\text{ kV}$): $$U_đ = 694,7\text{ kV} > U_{50%\text{MBA}} = 460\text{ kV}$$
  • Giải pháp xử lý: Do điện áp giáng lớn hơn mức cách điện cho phép, có nguy cơ xảy ra phóng điện ngược từ hệ thống nối đất sang cuộn dây máy biến áp. Tác giả tiến hành thiết kế hệ thống cọc nối đất bổ sung đóng dọc theo chu vi mạch vòng:
    • Cọc tiếp địa: Thép tròn $\phi 40$, chiều dài cọc $l = 3\text{ m}$, khoảng cách giữa các cọc $a = l = 3\text{ m}$.
    • Tổng số lượng cọc bổ sung cần đóng dọc theo chu vi $771,2\text{ m}$: $$n = \frac{L}{a} = \frac{771,2}{3} \approx 258\text{ cọc}$$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho trạm biến áp

Chương 1 trình bày tổng quan về quá điện áp trong hệ thống điện, bản chất vật lý của hiện tượng phóng điện sét trong khí quyển và các ảnh hưởng của dông sét đối với con người và công trình điện. Tác giả phân tích, đánh giá các phương pháp chống sét trên thế giới: lồng Faraday, kim thu sét Franklin truyền thống, kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE), hệ thống tiêu tán năng lượng sét, phương pháp dùng tia laser và phương pháp dự báo dông sét tích cực. Nội dung trọng tâm của chương là việc tính toán bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp 220/110 kV diện tích $37.539\text{ m}^2$. Tác giả lập bảng tính toán độ cao hữu ích $h_a$, bán kính bảo vệ $r_x$ và độ võng bảo vệ giữa các cặp cột $r_{0x}$ cho 2 phương án bố trí cột thu lôi lắp trên xà kết cấu trạm. Kết quả so sánh kinh tế - kỹ thuật xác định Phương án 1 (gồm 28 cột, tổng chiều dài kim $348,6\text{ m}$) ưu việt hơn Phương án 2 (30 cột, tổng chiều dài kim $363,4\text{ m}$) và được chọn làm phương án thiết kế chính thức.

Chương 2: Thiết kế hệ thống nối đất

Chương 2 tập trung giải quyết bài toán tiếp địa an toàn và tiếp địa chống sét cho trạm biến áp có trung tính nối đất trực tiếp. Tác giả trình bày các yêu cầu kỹ thuật theo quy trình hiện hành ($R \le 0,5,\Omega$ cho nối đất an toàn; $R_{NT} \le 1,\Omega$ cho nối đất nhân tạo). Phần tính toán xác định điện trở nối đất tự nhiên qua hệ thống dây chống sét C-70 đạt $R_{TN} = 0,161,\Omega$, điện trở mạch vòng thép dẹt nhân tạo đạt $R_{MV} = 0,507,\Omega$, đưa điện trở tổng hợp toàn trạm về $R_{ht} = 0,122,\Omega$. Đối với nối đất xung kích, tác giả lập sơ đồ đẳng trị thông số rải ($L_0 = 2,05,\mu\text{H/m}$, $G_0 = 3,274 \times 10^{-3},\Omega^{-1}\cdot\text{m}^{-1}$), giải phương trình sóng tìm tổng trở xung kích $Z_{xk} = 4,632,\Omega$. Phát hiện điện áp giáng trên hệ thống tiếp địa ($694,7\text{ kV}$) vượt quá độ bền cách điện $U_{50%}$ của máy biến áp 110 kV ($460\text{ kV}$), tác giả đã tính toán giải pháp nối đất bổ sung bằng 258 cọc thép tròn $\phi 40$ dài 3 m bố trí cách nhau 3 m xung quanh mạch vòng.

Chương 3: Bảo vệ chống sét đường dây

(Theo cấu trúc mục lục đồ án) Chương 3 thiết lập các chỉ tiêu kỹ thuật bảo vệ chống sét cho các đoạn đường dây truyền tải 110 kV và 220 kV đi vào trạm biến áp. Nội dung bao gồm việc xác định mật độ và cường độ hoạt động của sét tại khu vực tuyến đường dây đi qua, tính toán số lần sét đánh trực tiếp vào dây dẫn hoặc cột điện, và xác định xác suất, số lần phóng điện quá điện áp trên chuỗi cách điện của đường dây nhằm đảm bảo an toàn cho đoạn dây dẫn nối từ cột đầu tiên vào xà trạm.

Chương 4: Bảo vệ chống sét truyền vào trạm biến áp từ phía đường dây 110 kV

(Theo cấu trúc mục lục đồ án) Chương 4 giải quyết bài toán bảo vệ cách điện của các thiết bị trong trạm (đặc biệt là cuộn dây máy biến áp lực) trước các đợt sóng quá điện áp khí quyển từ đường dây truyền vào. Tác giả xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán phân bố điện áp trên cách điện khi có sóng truyền vào, xác định điện áp trên điện dung thiết bị $Z_x$, tính toán điện áp dư và dòng điện chạy qua chống sét van (chống sét phi tuyến), lập sơ đồ thay thế tính toán trạng thái sóng và xác định khoảng cách lắp đặt an toàn tối đa từ chống sét van đến máy biến áp cần bảo vệ.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Kết quả kỹ thuật chính đạt được:

  • Phương án chống sét đánh thẳng: Xác định hệ thống 28 cột thu sét gắn trên xà trạm (15 cột cao 26 m phía 220 kV; 13 cột cao 20 m phía 110 kV), bao phủ an toàn toàn bộ mặt bằng $37.539\text{ m}^2$ cùng các hạng mục công trình và nhà điều hành cao 8 m.
  • Hệ thống nối đất hỗn hợp: Hoàn thành thiết kế mạch vòng kín kích thước $213\text{ m} \times 172,6\text{ m}$ bằng thép dẹt $40 \times 4\text{ mm}$, chôn sâu 0,8 m, kết hợp nối đất tự nhiên dây chống sét C-70, đạt giá trị điện trở tĩnh $R_{ht} = 0,122,\Omega$ (thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn quy định $0,5,\Omega$).
  • Giải pháp an toàn phóng điện ngược: Phát hiện chính xác nguy cơ quá điện áp xung kích ($U_đ = 694,7\text{ kV} > 460\text{ kV}$) và đưa ra phương án bổ sung 258 cọc thép tròn $\phi 40$ dài 3 m, triệt tiêu nguy cơ phóng điện ngược vào vỏ và cuộn dây máy biến áp.

Đóng góp thực tiễn của đồ án:

  • Tận dụng tối đa kết cấu xà sẵn có của trạm phân phối 110 kV và 220 kV để đặt kim thu sét, giúp giảm khối lượng thi công xây lắp móng cột độc lập so với các phương án truyền thống.
  • Áp dụng mô hình thông số rải giải tích để tính toán quá trình quá độ của xung sét trên hệ thống tiếp địa mạch vòng kích thước lớn, phản ánh đúng bản chất phi tuyến so với cách tính điện trở một chiều thông thường.
  • Kết hợp đồng bộ giữa nối đất tự nhiên của dây chống sét đường dây và mạch vòng nhân tạo kết hợp cọc, nâng cao hiệu quả phân tán dòng sét và tối ưu hóa chi phí kim loại tiếp địa.

Hạn chế và phạm vi áp dụng

  • Giả thiết tính toán: Quá trình tính toán xung kích giả thiết dạng sóng dòng điện sét có biên độ không đổi sau đầu sóng ($I = 150\text{ kA}$, $\tau_{đs} = 5,\mu\text{s}$) và bỏ qua quá trình ion hóa phóng điện cục bộ trong đất xung quanh điện cực để đơn giản hóa hệ phương trình vi phân.
  • Phạm vi địa chất: Các kết quả tính toán điện trở và quy mô cọc tiếp địa gắn liền với thông số điện trở suất đất đồng nhất $\rho = 80,\Omega\cdot\text{m}$. Đối với các khu vực trạm có cấu trúc địa chất phân tầng hoặc điện trở suất cao hơn, cần tính toán lại hệ số mùa và số lượng cọc.
  • Phạm vi công trình: Thiết kế được tối ưu hóa riêng cho mặt bằng và quy mô của trạm biến áp 220/110 kV có 2 máy biến áp tự ngẫu và sơ đồ 2 hệ thống thanh góp có thanh góp vòng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện, Điện Tự động Công nghiệp: Tham khảo quy trình mẫu về thiết kế chống sét công trình công nghiệp, từ việc vẽ và phối hợp phạm vi bảo vệ của nhóm cột thu sét đa giác đến các bước lập chuỗi giải tích tính tổng trở xung kích nối đất.
  • Kỹ sư thiết kế trạm biến áp: Ứng dụng các bảng tính toán độ cao hữu ích, công thức nội suy hệ số hình dáng mạch vòng tiếp địa ($K$) và thuật toán kiểm tra điều kiện an toàn phóng điện ngược $U_{50%}$ cho máy biến áp lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn Phương án 1 thay vì Phương án 2 cho hệ thống cột thu sét?
Trả lời: Cả hai phương án đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật bảo vệ 100% diện tích trạm. Tuy nhiên, Phương án 1 sử dụng 28 cột với tổng chiều dài kim gia công là $348,6\text{ m}$, trong khi Phương án 2 cần 30 cột với tổng chiều dài $363,4\text{ m}$. Phương án 1 tiết kiệm chi phí vật liệu kim loại và nhân công thi công hơn nên được chọn.

2. Tiêu chuẩn điện trở nối đất an toàn và nối đất nhân tạo của trạm được quy định là bao nhiêu?
Trả lời: Theo quy trình kỹ thuật hiện hành cho trạm biến áp có trung tính trực tiếp nối đất, điện trở nối đất an toàn cho phép là $R \le 0,5,\Omega$. Điện trở nối đất nhân tạo khi nối chung hệ thống thu sét với xà trạm yêu cầu đạt $R_{NT} \le 1,\Omega$.

3. Tại sao hệ thống nối đất nhân tạo mạch vòng ban đầu vẫn chưa đạt yêu cầu an toàn khi sét đánh?
Trả lời: Mặc dù điện trở nối đất tĩnh đạt $0,122,\Omega$ (thỏa mãn $R \le 0,5,\Omega$), nhưng khi có dòng sét $I = 150\text{ kA}$ đánh vào, tổng trở xung kích của mạch vòng rải dài là $Z_{xk} = 4,632,\Omega$, tạo ra điện áp giáng $U_đ = 694,7\text{ kV}$. Mức điện áp này vượt quá độ bền cách điện $U_{50%}$ của máy biến áp 110 kV ($460\text{ kV}$), gây nguy cơ phóng điện ngược nên bắt buộc phải bổ sung 258 cọc tiếp địa.

4. Dây chống sét đường dây truyền tải sử dụng loại nào và có thông số ra sao?
Trả lời: Dây chống sét được sử dụng là loại C-70 với điện trở tác dụng đơn vị $r_0 = 2,38,\Omega/\text{km}$, khoảng vượt đường dây trung bình $L_{KV} = 210\text{ m}$, đóng góp vào điện trở nối đất tự nhiên của trạm giá trị $R_{TN} = 0,161,\Omega$.

5. Điều kiện để hai cột thu sét có thể phối hợp phạm vi bảo vệ với nhau là gì?
Trả lời: Khoảng cách $a$ giữa hai cột thu sét phải thỏa mãn điều kiện $a < 7h$ (với $h$ là chiều cao cột). Khi đó độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột có cùng độ cao được tính theo công thức $h_0 = h - \frac{a}{7}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Văn Duy đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét và nối đất cho trạm biến áp 220/110 kV theo đúng quy chuẩn kỹ thuật điện cao áp. Bằng việc phối hợp 28 cột thu sét đặt trực tiếp trên xà trạm cùng hệ thống tiếp địa mạch vòng kết hợp 258 cọc thép $\phi 40$, công trình được bảo vệ an toàn trước cả nguy cơ sét đánh trực tiếp lẫn hiện tượng phóng điện ngược. Toàn bộ các kết quả tính toán có độ chính xác cao, số liệu minh bạch, đem lại giải pháp kỹ thuật khả thi và tối ưu về mặt kinh tế cho công trình trạm biến áp truyền tải.