4.1. Tổng quan về trạm biến áp
Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Ở các phía cao và hạ áp của TBA có các thiết bị phân phối (TBPP) tương ứng: TBPP cao áp và TBPP hạ áp. TBPP có nhiệm vụ nhận điện năng từ một số nguồn cung cấp và phân phối điện đi nơi khác qua các đường dây điện. Trong TBPP có các khí cụ điện đóng cắt, điều khiển, bảo vệ và đo lường.
Theo nhiệm vụ, có thể phân trạm thành hai loại:
−TBA trung gian : trạm này nhận điện từ nơi cấp điện áp 35÷220kV từ hệ thống
biến đổi thành điện áp 10;6 hay 0,4 kV.
−TBA phân xưởng: nhận điện từ TBA trung gian biến đổi thành các cấp điện áp
thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Phía cao áp thường là 35;22;15;10;6 kV còn phía hạ áp có thể là 660;380/220 hay 220/127V.
Theo cấu trúc cũng có thể chia thành hai loại:
−TBA ngoài trời : ở trạm này, các thiết bị cao áp đều được đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp được đặt trong nhà hoặc trong tủ chuyên dùng được chế tạo sẵn.
−TBA trong nhà : ở trạm này tất cả các thiết bị đều được đặt trong nhà.
4.2. Phương án thiết kế xây dựng TBA
Phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp: Máy biến áp được xây dựng trong nhà, 2 máy áp làm việc song song đặt cạnh nhau. Ta chọn phương án này bởi những ưu, nhược điểm sau đây:
Ưu điểm:
+ Do tất cả các vật tư, thiết bị trạm được đặt trong nhà nên chúng ít bị ảnh hưởng bởi các tác động xấu của môi trương, khí hậu, thời tiết...
+ Đảm bảo cảnh quan không gian chung và an toàn hơn cho các hoạt động khác của con người khu vực bên ngoài trạm khi nó được xây dựng trong các khu đô thị, khu chợ, trường học, bệnh viện, trong khuân viên các nhà máy, xí nghiệp v.v...
+ Tiêu chuấn về cách điện của các loại thiết bị điện trong nhà có yêu cầu thấp hơn nên giá thành thường thấp hơn so với thiết bị lắp ngoài trời.
+ Không bị giới hạn về công suất MBA
Nhược điểm:
35
+ Trạm phải xây dựng thêm phần kiến trúc bao che.
4.3. Tính toán nối đất cho TBA
Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Đối với trạm biến áp phân phối, hệ thống nối đất có điện trở nối đất Rnđ ≤ 4Ω.
Để nối đất cho trạm biến áp, ta sử dụng các điện cực nối đất chôn trực tiếp trong đất,các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm
các cọc nối đất làm bằng thép góc L 60×60×6mm, dài 2,5m chôn thẳng đứng
xuống đất theo mạch vòng hình chữ nhật. Các cọc chôn cách nhau a = 5m và
được nối với nhau bằng các thanh thép ngang dẹt 40×5mm tạo thành mạch vòng nối đất. Các thanh nối được chôn sâu tt = 0,8m.
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí cọc
Hình 4.2 Sơ đồ nối đát TBA
Xác định điện trở nối đất của một cọc.
Vậy ta có thể áp dụng công thức : R = 𝑅𝑐×𝑅𝑡
36 Điện trở của cọc: 𝑅𝑐 = 𝑝 2.3,14.𝑙(𝑙𝑛2.𝑙 𝑑 + 𝑙 2𝑙𝑛4.𝑡𝑐+𝑙 4.𝑡𝑐−𝑙) Chiều dài cọc l = 2,5(m)
Độ chôn sâu của cọc 𝑡𝑐 = 𝑡𝑡 + 𝑙
2 = 0,8 + 1,25 = 2,05(m)
d = 0,95×b = 0,95×60 = 57(mm)= 0,057(m)
d: đường kính của điện cực b: chiều rộng của thép góc
𝜌 = 𝜌đ𝑜 × 𝑘𝑚 = 100 × 2 = 200(𝑚)
( lấy 𝑘𝑚=2 là dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATĐ- Trường ĐHCN HÀ NỘI)
Thay vào công thức trên ta có:
𝑅𝑐 = 2.10 2 2.3,14.2,5(𝑙𝑛 2.2,5 0,057+1 2ln (4.2,05+2,5 4.2,05−2,5) = 61(Ω)
Điện trở của thanh 𝑅𝑡= 𝑝
2.3,14.𝐿𝑙𝑛𝐾.𝐿2 𝑡.𝑑
t=0,8(m)
𝜌 = 𝜌đ𝑜 × 𝑘𝑚 = 100 × 1,6 = 1,6. 102(Ωm)
( lấy 𝑘𝑚=1.6 là dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATĐ- Trường ĐHCN HÀ NỘI)
d=𝑏
2=40
2=20(mm)=0,02(m)
b: chiều rộng của thép dẹt
L=5×20=100(m)
L: tổng chiều dài điện cực nằm ngang (thanh),m
vì thanh nối 20 cọc với nhau, mỗi cọc cách nhau a=5(m)
k=f(𝑙2
𝑙1)=30
20=1,5 tra bảng 5.3 được K=5,81 thay vào công thức trên ta có:
𝑅𝑡= 1,6×10 2 2×3,14×100ln (5,81×1002 0,8×0,02 )=3,84(Ω) Mặt khác ta có số cọc bằng 20 và 𝑎 𝑙=2 Suy ra ta tra được η𝑐=0,64 và η𝑡=0,32
37
( bảng 5.4 giáo trình An toàn điện _Trường ĐHCN HÀ NỘI) Điện trở của điện cực hỗn hợp:
R= 𝑅𝑐×𝑅𝑡
η𝑡×𝑅𝑐+𝑛×η𝑐×𝑅𝑡= 61×3,84
0,32×61+20×0,64×3,84=3,41<4(Ω)
Như vậy điện trở của điện cực dự kiến gồm cọc và thanh như ban đầu là phù hợp. dây dẫn nối vỏ thiết bị điện với các điện cực nối đất có thể dùng thép d=6(mm)
4.4. Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng , mặt cắt của TBA và sơ đồ nối đất của TBA
38
Hình 4.4 Sơ đồ vị trí đặt Trạm biến áp
4.5. Nhận xét
Khi tính toán nối đất cho trạm biến áp thì điện trở đất càng nhỏ càng tốt,khi có sự cố hay khi có luồng sét đánh vào điện trở đất nhỏ sẽ tản dòng sét nhanh, tránh gây nguy hại cho thiết bị.
39