Thiết kế chi tiết và tính chọn cho TBA 160kV

Đồ án tốt nghiệp

Phần II: Thiết kế trạm biến áp 160 kVA – 10/0,4 kV

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

1


Đồ án tốt nghiệp

1.1. Đặt vấn đề
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung
cấp điện. Việc thiết kế tính toán trạm biến áp có ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy
cung cấp điện, chất lượng điện năng cho phụ tải, đồng thời ảnh hưởng đến chi phí vận
hành, đầu tư của mạng điện.
1.1.1. Nội dung thiết kế TBA
 Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây của trạm.
 Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp.
 Tính ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn.
 Tính toán nối đất cho TBA
1.1.2. Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế
 Công suất định mức: Sđm = 160 kVA.
 Điện áp định mức : 10/0,4 kV
 Điện trở suất của đất : ρ = 0,4.104 Ω.cm
 Công suất ngắn mạch : SN = 30 MVA
1.1.3. Phương án dự kiến
Với công suất của trạm đã cho, dự kiến lắp đặt TBA kiểu treo, là kiểu trạm toàn
bộ các thiết bị điện cao áp và hạ áp cùng với MBA được đặt trên cột. Đối với tủ phân
phối hạ thế có thể thiết kế ở trên giàn trạm hay thiết kế trong buồng phân phối dưới đất
là tùy theo điều kiện cụ thể. Ưu điểm của TBA kiểu treo này là tiết kiệm được diện

tích, giảm đáng kể về chi phí đầu tư. Dù đang được dùng phổ biến, tuy nhiên, loại
trạm này cùng với đường dây trên không thường làm mất mỹ quan thành phố nên về
lâu dài loại trạm này thường không được khuyến khích dùng ở đô thị.
Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt 1 MBA có công suất 160 kVA –
10/0,4 kV trên 2 cột.
Phía cao áp lắp 1 bộ cầu chì ngoài trời tự rơi để bảo vệ MBA khi ngắn mạch và
1 bộ chống sét van để chống sóng sét truyền từ đường dây vào phá hoại MBA.
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

2


Đồ án tốt nghiệp
Phía hạ áp đặt tủ phân phối hạ thế 0,4 kV. Trong đó có: 1 áptômát tổng (AT) 3
áptômát nhánh (AN), 3 đồng hồ AMPE đo cường độ dòng điện của trạm, 1 đồng hồ
Vôn, kèm 1 chỉnh mạch để kiểm tra điện áp pha, 1 công tơ vô công, 1 công tơ hữu
công để đo công suất tiêu thụ của trạm, 1 bộ biến dòng (TI).
1.2. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý trạm biến áp
1.2.1. Chọn máy biến áp
Chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn loại 160 kVA – 10/0,4 kV do ABB chế
tạo có có thông số kỹ thuật sau:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy biến áp
Sđm (kVA)

160

Điện áp định mức, kV

Tổn thất, W

Cao áp

Hạ áp

∆P0

∆Pn

10

0,4

500

2950

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

4,5

3


Đồ án tốt nghiệp
1.2.2. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp

Hình II.1.1. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

4

Đồ án tốt nghiệp
1.3. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp
Việc chọn đúng các thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng là đảm bảo cho hệ thống
cung cấp điện vận hành an toàn, tin cậy và kinh tế.
1.3.1. Chọn các thiết bị điện cao áp
1. Chọn cầu chì tự rơi
Cầu chì tự rơi chọn theo điều kiện:
 UđmCC ≥ UđmLĐ
 IđmCC ≥ Icb
 Icđm

≥ I’’

 Scđm

≥ S’’

Dòng điện lớn nhất làm việc lâu dài đi qua cầu chì I cb chính là dòng làm việc lớn
nhất của MBA. Trong những giờ cao điểm cho phép MBA quá tải 30%. Vậy dòng
cưỡng bức bằng:
S

160

dmB
Icb = IqtMBA = 1,3.IđmBA = 1,3 3.U = 1,3 3.10 = 12 A
dm

Tra bảng 2.1 trang 104 sách: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến
500 kV của tác giả Ngô Hồng Quang ta chọn cầu chì tự rơi do Chance (Mỹ) chế tạo có
các thông số sau:
Bảng 1.2. Thông số của cầu chì tự rơi
Loại cầu chì
C710 - 114PB

Ulvmax,

Iđm,

IN,

Trọng lượng,

kV

A

kA

kg

15

100

16

7,98

2. Chọn sứ cao thế
Tra PL III - 21 - trang 275- Giáo trình thiết kế cấp điện, ta chọn sứ cao thế đặt
ngoài trời do Liên xô chế tạo, có các thông số sau:

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

5


Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1.3. Thông số của sứ cao thế
Kiểu

Uđm,

F,

UPh.đ khô,

UPh.đ ướt,

Khối lượng,

kV
10

kg
500

kV
50

kV
34

kg
4,1

OШH - 10 - 500
3. Chọn chống sét van

Chọn chống sét van (CSV) theo điều kiện về điện áp :UđmCSV ≥ UđmLĐ
Chọn chống sét van do Liên Xô chế tạo PBП - 10 có các thông số sau:
Bảng 1.3. Thông số của chống sét van

Loại

PBП 10

UđmCSV,
kV

Ucpmax,
kV

10

Điện áp đánh
thủng khi f=50

Hz,

Điện áp đánh thủng
xung kích khi

kV

kV

25

50

12,7

tp = 2 – 10s,

Khối
lượng,
kg
6

4. Chọn thanh dẫn đầu vào trạm biến áp
Dòng điện làm việc lớn nhất:
I

lvmax

=

S
160
=
= 9,23 A
3U
3.10
dmB

dm

Thanh dẫn được chọn theo Ilvmax và độ bền cơ học, ta chọn thanh dẫn đồng tròn
có đường kính 8mm có sơn màu để phân biệt các pha.
Bảng 1.4. Thông số của thanh dẫn đầu vào trạm biến áp
Loại

Đường kính, mm

ICP, A

Thanh đồng tròn

8

235

1.3.2. Chọn thiết bị hạ áp
Các thiết bị hạ áp được chọn theo điều kiện:
 UđmtbH ≥ Udm mạngH
 IđmtbH ≥ I lvmax
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

6


Đồ án tốt nghiệp
trong đó: Ilvmax là dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị phía hạ áp.
I lvmax =

S
3U

=

dmB

dmH

160
= 230,94 A
3.0,4

1. Chọn cáp tổng hạ áp từ sứ hạ thế của MBA đến tủ phân phối
Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC, do hãng LENS chế tạo có các thông
số sau:
Bảng 1.5. Thông số của cáp tổng hạ áp
F(mm2)

r0 ở 200C, Ω/km

3 x150+70mm2

0,206

ICP, A
Trong nhà

Ngoài trời

300

304

2. Chọn áptômát tổng
Chọn theo dòng điện cưỡng bức chạy qua áptômát:
Điều kiện: I đmA ≥ Icb= 1,3.Ilvmax =1,3 . 230,94 = 300,2 A
Chọn áptômát tổng loại hãng Merlin Gerin chế tạo.
Bảng 1.6. Thông số của aptomat tổng
Loại

Số cực

Uđm, V

Iđm, A

Icắt N, kA

NS400N

3

690

400

10

3. Chọn áptômát nhánh
Từ thanh cái hạ áp có 3 lộ ra cung cấp cho hộ tiêu thụ, coi công suất các lộ như
nhau thì công suất mỗi nhánh là:

I lvmax = I lvnhanh =

I lvH 230,94
=
= 76,98 A
3
3

Chọn áptômát nhánh do hãng Merlin Gerin chế tạo:
Bảng 1.7. Thông số của Aptomat nhánh
Loại

Số cực

Uđm, kV

Iđm, A

Icắt N, kA

NC 125H

3

0,415

125

10

4. Chọn cáp xuất tuyến
Điều kiện: I đmA ≥ Ilvmax với Ilvmax = 76,98 A
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

7


Đồ án tốt nghiệp
Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo:
Bảng 1.8. Thông số của cáp xuất tuyến
d, mm

F,
mm

Lõi

4 G 25

6,0

M,

Vỏ
Min

Max

20,5

25,5

kg/km
1294

r0 ở
200C,
Ω/km

Icp,
Trong nhà Ngoài trời

0,727

144

127

5. Chọn thanh cái hạ áp

Chọn thanh cái hạ áp dạng hình chữ nhật bằng đồng, thanh góp đặt nằm ngang,
đặt 3 thanh góp trên 3 pha cách nhau 15 cm. Mỗi thanh được đặt trên hai sứ khung tủ
cách nhau 70 cm. Thanh góp được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép:
k1.k2.Icp ≥ Icb
trong đó:
k1 = 0,95 với thanh góp đặt nằm ngang;
k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường , k2 = 1.
Do đó:
Icp ≥

Icb
230,94
=
= 243,1 A
0,95
0,95

Theo bảng 7.2 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV
của tác giả Ngô Hồng Quang: thanh dẫn được chọn có thông số kĩ thuật sau:
Bảng 1.9. Thông số của thanh góp
Kích thước, Tiết diện một
thanh, mm2
mm
30x3

90

Khối lượng,

Icp,

ro,

xo,

kg/m
0,8

A
405

mΩ/m
0,223

mΩ/m
0,189

6. Chọn sứ hạ áp
Sứ cách điện được chọn theo điều kiện:
 UđmS ≥ Uđm.LĐ = 0,4 kV;
 IđmS ≥ Ilv max = 76,98 A;
 Lực cho phép tác động lên đầu sứ Fcp = 0,6.Fph ≥ k.Ftt ;
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

8


Đồ án tốt nghiệp
 Dòng ổn định nhiệt cho phép : Iđm.nh ≥ I∞.
Các thông số kỹ thuật của sứ hạ áp được chọn cho trong bảng:

Bảng 1.10. Thông số của sứ hạ áp
Loại sứ
Oφ-1-375

Uđm,

UPđ khô,

Fphá hoại,

Khối lượng,

kV
1

kV
11

kg
375

kg
0,7

7. Chọn biến dòng điện
Điều kiện chọn máy biến dòng:
 Uđm BI ≥ Uđm.LĐ = 0,4 kV;
 Iđm BI ≥ Ilv max = 76,98;
 Phụ tải cuộn thứ cấp S2đmBI ≥ Stt.
Chọn BI do Liên Xô chế tạo, số lượng 3BI đặt trên 3 pha, đấu hình sao. Theo

bảng 8.9 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của tác giả
Ngô Hồng Quang, BI được chọn có thông số kĩ thuật sau:
Bảng 1.11. Thông số của biến dòng điện
Loại
TKM – 0,5

Uđm,

Iđm,

kV

A

0,5

200

Cấp chính xác
0,5

S,
VA
10

8. Chọn các thiết bị đo đếm
Bảng 1.12. Thông số của các thiết bị đo đếm
Tên đồng hồ

Ký hiệu

Loại

Cấp
chính

Công suất tiêu thụ, VA
Cuộn điện
áp

Cuộn dòng
điện

Am Pe - mét

A

(0 ÷ 400)A

1,5

Vôn - mét

V

(0 ÷ 450)V

1,5

2

Công tơ tác dụng

Wh

Wh

TBĐ
ĐA
TBĐ

2

1,5 W

1,5

3W

Công tơ phản
VArh
VArh
9. kháng
Chọn dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo ĐA
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

0,1

9

Đồ án tốt nghiệp
Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn loại dây đồng 1 sợi bọc nhựa PVC có tiết
diện ≥ 2,5mm2.
10. Chọn chống sét van hạ áp
Chọn chống sét van điện áp thấp loại PBH do Liên Xô chế tạo để bảo vệ quá
điện áp cho cách điện của thiết bị xoay chiều tần số 50 Hz. Tra bảng 8.4 sách sổ tay
lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của tác giả Ngô Hồng Quang chống
sét van được chọn có thông số kĩ thuật.
Bảng 1.13. Thông số của chống sét van hạ áp
Loại

UđmCSV, Ucpmax,

PBH-0,5 Y1

kV

kV

0,5

0,5

Điện áp đánh Điện áp đánh thủng Khối lượng,
xung kích khi
thủng khi f=50,
kg
Hz
tp = 2 – 10s, kV

2,5
3,5-4,5
2,0

11. Chọn tủ phân phối hạ áp
Chọn vỏ tủ hạ áp do nhà máy thiết bị điện Đông Anh chế tạo. Trên khung tủ đã
làm sẵn các lỗ gá dày đặc để có thể lắp các giá đỡ tùy ý theo các thiết bị đã chọn lắp
đặt ở trên.
Bảng 1.14. Thông số của tủ phân phối hạ áp
Kích thước

Số cánh cửa tủ

Dài

Rộng

Sâu

1200

800

400

1.4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị điện đã lựa chọn
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống
cung cấp điện. Các dạng ngắn mạch thường xảy ra là: ngắn mạch ba pha, hai pha và
ngắn mạch một pha chạm đất. Trong đó, ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất. Vì
vậy người ta thường căn cứ vào dòng ngắn mạch ba pha để lựa chọn và kiểm tra các

thiết bị điện.
1.4.1. Tính toán ngắn mạch
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

10


Đồ án tốt nghiệp
Giả thiết ngắn mạch xảy ra là ngắn mạch ba pha đối xứng và coi nguồn có công
suất vô cùng lớn, coi trạm biến áp ở xa nguồn nên khi tính toán ngắn mạch lấy:
IN = I " = I∞ =

U dm
3.ZΣ

trong đó:
IN: dòng điện ngắn mạch, kA;
I’’: dòng điện ngắn mạch siêu quá độ, kA;
I∞ : giá trị dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập kA;
U: điện áp đường dây, kV;
Z ∑ : tổng trở đường dây đến điểm ngắn mạch, Ω.

Các điểm ngắn mạch cần tính toán trong sơ đồ :

 Điểm N1: Kiểm tra cầu chì tự rơi phía cao áp
 Điểm N2, N3: Kiểm tra các thiết bị hạ áp
1. Tính ngắn mạch phía cao áp (N1)
+/ Sơ đồ thay thế:

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

11


Đồ án tốt nghiệp
HT

XHT

XD
N1

+/ Chọn các đại lượng cơ bản:
Utb1= 0,4 kV
Utb2=10,5 kV
Điện kháng của hệ thống điện bằng :
2
U dm
102
=
XHT =
= 3,3 Ω
SN
30

Điện kháng của đường dây từ trạm biến áp khu vực đến trạm biến áp phân phối
bằng đường dây dài 2,5km,dây AC-70
XD = x0.l = 0,44.2,5 = 1,1 Ω
Dòng điện ngắn mạch ba pha bằng:
IN1 =

U tb
=
3.(X HT + X D )

10, 5
= 1,37kA
3.(3,3 + 1,1)

Trị số dòng điện xung kích là (Vì ngắn mạch xa nguồn nên kxk=1,8):
ixk1 = 1,8. 2 .IN1 = 1,8. 2 .1,37 = 3,5 kA
2. Tính ngắn mạch phía hạ áp
Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp có thể coi máy biến áp hạ áp là nguồn. Vì
vậy, điện áp phía hạ áp không thay đổi khi ngắn mạch. Do đó ta có IN = I " = I∞
Mặt khác, phải xét đến điện trở, điện kháng của tất cả các phần tử trong mạng
như: máy biến áp, dây dẫn, cuộn dòng điện của áptômát, thanh cái …
a. Tính ngắn mạch tại điểm N2
+ Sơ đồ thay thế:
HT

ZB

ZC

ZAT
N2

Tổng trở của máy biến áp là:

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

12


Đồ án tốt nghiệp
ZB =

2
Δ PN .U 2dm
U N %.U dm
6
.10
.106
+
j
2
Sdm
100.Sdm

2,95.0, 42
4,5.0, 42
6
.10
.104 = 18,43 + j 45mΩ
+
j
1602
160

=

Cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối là cáp 3 x150+70mm 2. Giả thiết cáp nối từ
máy biến áp đến tủ phân phối dài 10m.
r0 = 0,206 mΩ/m
x0 = 0,07 mΩ/k (lấy gần đúng)
Do đó, tổng trở của cáp là:
ZC = (0,206 + j 0,07 ) . 10 = 2,06 + j 0,7 mΩ
Tổng trở của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện của áptômát tổng có I đm=400A tra
bảng 3.54 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500kV của tác giả Ngô
Hồng Quang:
ZAT = 0,12 + j 0,094 mΩ
Vậy tổng trở của điểm ngắn mạch N2 là:
ZΣ = ZB + ZC + ZAT
= 18,43 + j 45+ 2,06 + j0,7 + 0,12 + j0,094
= 20,61 + j45,794 mΩ
Vậy:
ZΣ = 20, 612 + 45, 794 2 = 49,9 m Ω

Dòng điện ngắn mạch ba pha bằng:
IN 2 =

U dm
400
=
= 4, 63 kA
3.ZΣ
3.49,9

Trị số dòng điện xung kích là ( Vì ngắn mạch xa nguồn nên kxk=1,8):
ixk2 = 1,8. 2 . IN2 = 1,8. 2 . 4,63 = 11,78 kA

b. Tính ngắn mạch tại điểm N3
Sơ đồ thay thế:
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

13


Đồ án tốt nghiệp

ZB

HT

ZC

ZAT

ZTC

ZAN

N3

Tổng trở thanh cái hạ áp tra trong sổ tay được:
ZTC = l.( r0TC + x0TC ) =1,2.(0,223+ j0,189) = 0,268 + j0,227 mΩ
Tổng trở của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện của áptômát nhánh có I đm=125A
tra bảng 3.54 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500kV của tác giả
Ngô Hồng Quang:
ZAN = 0,74 + j0,55 mΩ
Vậy tổng trở của điểm ngắn mạch N3 là:

Z∑3 = Z∑2 + ZTC + ZAN
= (19,79 + j45,794) + (0,268 + j0,227) + (0,74 + j0,55)
= 20,68 + j46,548 mΩ
Do đó:
Z∑3 = 20, 682 + 46,5482 = 50, 93 mΩ
Dòng điện ngắn mạch ba pha bằng:
IN3 =

U dm
400
=
= 4,53 kA
3.ZΣ 3
3.50,93

Dòng điện xung kích bằng (Vì ngắn mạch xa nguồn nên kxk=1,8):
ixk3 = 1,8. 2 . IN3 = 1,8. 2 . 4,53 = 11,54 kA
1.4.2. Kiểm tra các thiết bị đã lựa chọn
1. Kiểm tra cầu chì tự rơi
Điều kiện kiểm tra:
Sđm cắt ≥ SN1; Iđm cắt ≥ IN1.
Cầu chì tự rơi đã chọn có:
Iđm cắt = 16 kA > IN1 = 3,5 kA
Sđm cắt = 3.U đm.Iđm cắt = 3 .10.16 = 277, 128 MVA
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

14


Đồ án tốt nghiệp

SN1 = 3 .Uđm.IN1 = 3 .10 . 1,37 = 23,73 MVA
Vậy Sđm cắt > SN1 . Do đó cầu chì tự rơi đã chọn đạt yêu cầu.
2. Kiểm tra cáp hạ áp
Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:
Fô.đ.n ≥ α. IN. t qd
trong đó:
α : là hệ số nhiệt. Với cáp lõi đồng: α = 6;
tqđ: là thời gian qui đổi, lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch. Vì coi ngắn mạch
trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch xa nguồn nên tqđ = 0,5s;
IN = IN2 = 4,63 kA
Ta có:
α.IN . t qd = 6.4,63. 0,5 = 19,64 < F = 150 mm2.
Vậy cáp đã chọn thỏa mãn yêu cầu.
3. Kiểm tra áptômát
áptômát tổng
IcđmA = 10 kA ≥ I N2 = 4,63 kA
Vậy áptômát tổng đạt yêu cầu.
áptômát nhánh
IcđmAN = 10 kA ≥ I N3 = 4,53 kA
Vậy áptômát nhánh đạt yêu cầu.
4. Kiểm tra thanh cái hạ áp
Kiểm tra ổn định lực điện động:
Khi có ngắn mạch sảy ra, dòng điện ngắn mạch chạy qua thanh cái làm cho
thanh cái chịu một lực rất lớn, sự rung động có thể làm cho thanh cái bị uốn cong dẫn
đến phá hoại thanh cái và các sứ đỡ.
Do đó phải kiểm tra thanh cái theo điều kiện sau :
δtt ≤ δcp
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

15

Đồ án tốt nghiệp
Lực tác dụng lên thanh dẫn do ixk gây ra:
L
Ftt = 1, 76.10-2. .i 2xk
a

trong đó:
L=70 cm là khoảng cách giữa các sứ đỡ thanh cái;
a=15 cm là khoảng cách giữa các pha;
Ixk=3,5 kA là dòng điện xung kích khi ngắn mạch.
Do đó:
Ftt = 1, 76.10−2.

70
.3,52 = 1, 006 kg
15

Mô men uốn:
M=

Ftt .L 1, 006.70
=
= 7, 04 kg.c m
10
10

Ứng suất tính toán:
δ tt =

M
W

trong đó: W là mô men chống uốn của thanh dẫn đối với trụ thẳng góc phương của lực
tác dụng. Ở đây các thanh cái đặt nằm ngang nên:
W=

b.h 2
6

Với b = 3 mm, h = 30mm, ta có:
0,3.32
W=
= 0, 45cm3
6

Vậy:
δ tt =

7, 04
= 15, 6 kg/cm 2
0, 45

Ứng suất cho phép với đồng là 1400 kg/ cm2 > δtt = 15,6 kg/ cm2
Do đó thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động.
Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

16

Đồ án tốt nghiệp
Điều kiện kiểm tra:
Fô.đ.n ≥ Fmin = α. I∞. t qd
trong đó:
α : là hệ số nhiệt. Với thanh đồng: α = 6;
tqđ: là thời gian qui đổi, chọn theo điều kiện cắt của Aptomat. Lấy tqđ = 0,5s;
Fmin: là tiết diện tính toán nhỏ nhất đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt
I∞ = IN2 = 4,63 kA
Ta có:
Fmin = α.IN2 . t qd = 6.4,63. 0, 5 = 19,64 mm2 < F = 90 mm2.
Vậy thanh cái đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.
5. Kiểm tra sứ đỡ hạ áp
Điều kiện kiểm tra: FCP > Ftt
trong đó:
FCP = 0,6. FPh = 0,6. 375 = 225 kg
Ftt = F1.

H +h/2
l
H +h/2
= 1,76. 10-2. .ixk2 2 .
H
a
H

Vì l = 70 cm ; a = 15 cm ; h = 4 cm ; H = 6,5 cm
Do đó:
Ftt =1,76. 10-2.

6,5 + 4 / 2
70
.11, 782 .
=14,98 kg
6,5
15

Ta thấy: FCP =225 kg > Ftt=14,98 kg nên sứ được chọn thỏa mãn yêu cầu.
6. Kiểm tra mấy biến dòng
Công suất định mức thứ cấp BI là: S đmBI =10 VA > Stt = 7,1 VA, như vậy BI đã
chọn thoả mãn điều kiện.
1.5. Tính toán nối đất cho trạm biến áp
Tác dụng nối đất là để tản dòng điện, giữ mức điện thế thấp trên các vật được nối
đất, đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị. Ngoài ra việc nối đất các phần
không mang điện (tủ điện, vỏ máy…) để đảm bảo an toàn cho người vận hành.
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

17


Đồ án tốt nghiệp
Dự kiến hệ thống nối đất bao gồm các thanh thép góc L60 × 60 × 6 dài 2,5m được
nối với nhau bằng các thanh thép tròn Φ 12, tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh
trạm biến áp. Các thanh thép góc đóng sâu dưới đất 0,7m, thép tròn được hàn chặt với
các cọc độ sâu 0,8m.
 Điện trở nối đất yêu cầu của trạm biến áp là : Rnđyc ≤ 4 Ω
 Điện trở suất của đất là : ρ = 0,4.104 Ω .cm
 Hệ số hiệu chỉnh theo mùa của điện trở cọc và thanh là:
K mt = 1,6; K mc = 1,4

Hình II.1.2. Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp

1.5.1. Tính điện trở nối đất của thanh
Điện trở nối đất của thanh được tính theo công thức sau:
Rt =

ρ
kL2
ln
2πL h.d

trong đó:

ρ =ρ

d0

.K mt = 0,4.104.10-2.1,6 = 64 Ωm;

L: là tổng chiều dài lấy bằng chu vi L= (10+5).2 =30m;
h: là độ sâu (h = 80 cm);
d: đường kính thanh của thép tròn d = 0,012 m;
k : hệ số phụ thuộc vào hình dạng của hệ thống nối đất, K = f(l 1/l2).Theo thiết kế
mạch vòng ta có l1/l2 =10/5=2. Tra bảng 2.6 sách hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp
KTĐCA của tác giả Nguyễn Minh Chước được k=6,42.
Do đó điện trở nối đất của thanh được tính:
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

18

Đồ án tốt nghiệp
Rt =

64
6, 42.30 2
ln
= 4,52 Ω
2π .30 0, 012.0,8

1.5.2. Tính điện trở nối đất của cọc
Giả thiết:
+ Số cọc cần phải đóng là n;
+ Khoảng cách giữa các cọc là a = L/n;
+ Chiều dài cọc l=2,5m.
Nếu lấy tỷ số a/l=2 thì a = 2.2,5 = 5 m
Vậy số cọc phải đóng là:
n=

L 30
=
= 6 cọc
a
5

Tra tài liệu KTĐCA ta có hệ số sử dụng của thanh và cọc là ηt =0,48, ηcoc =
0,75.
Điện trở nối đất của n cọc được tính theo công thức:
Rc =

ρ
2.l 1 4t + l
.(ln
+ ln
)
2π .l
d 2 4t − l

trong đó:
ρ : điện trở suất được hiệu chỉnh theo mùa

ρ = ρ d 0 . k cm = 0,4.104.102.1,4 = 56 Ω.m ;

l: là chiều dài cọc (l=250 cm);
t = h + L/2 = 80 + 250/2 = 205 cm;
d: là đường kính cọc. d = 0,95b = 0,95.6 = 5,7 cm.
Thay số vào ta có:
56

2.2,5

1

4.1,95 + 2,5

RC = 2π .2,5 (ln 0, 057 + 2 ln 4.1,95 − 2,5 ) = 17,07 Ω
1.5.3. Điện trở nối đất của toàn trạm
RC .Rt

17, 07.4,52

RHT = R .η + n.R .η = 17, 07.0, 48 + 6.4,52.0, 75 = 2,70 Ω
C t
t C
Vậy ta có RHT = 2,70 Ω < Ryc = 4 Ω
Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

19


Đồ án tốt nghiệp
Do đó phương án nối đất vạch ra ở trên đạt yêu cầu về kỹ thuật.
Kết luận:
Hệ thống nối đất dùng 6 cọc thép L60 × 60 × 6 dài 2,5m được nối với nhau bằng
các thanh thép tròn Φ 12, tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các
thanh thép góc được đóng sâu dưới mặt đất 0,7m, thép tròn được hàn chặt với các cọc
ở độ sâu 0,8m đã thõa mãn yêu cầu về mặt kỹ thuật.

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

20


Đồ án tốt nghiệp

Phan Văn Hải TC-K46 - Hệ Thống Điện

21