- Tổng hợp phụ tải động lực của phân xưởng:
4. Thiết kế trạm biếnáp
4.1. Tổng quan về máy biến áp:
Máy biến áp hay máy biến thế, gọi gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.
Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.
Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng lá vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao như thép silic, permalloy,... và mạch từ khép kín như các lõi ghép bằng lá chữ E, chữ U, chữ I.
[1]
Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng lõi ferrit khép kín mạch từ.
Ở tần số siêu cao là vùng vi sóng và sóng truyền hình, vẫn có các biến áp dùng lõi không khí và thường không khép mạch từ. Tuy
nhiên quan hệ điện từ của chúng khác với hai loại nói trên, và không coi là biến áp thật sự.
Các cuộn sơ cấp và thứ cấp có thể cách ly hay nối với nhau về điện, hoặc dùng chung vòng dây như trong biến áp tự ngẫu. Thông thường tỷ số điện áp trên cuộn thứ cấp với điện áp trên cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng quấn, và gọi là tỷ số biến áp. Khi tỷ số này >1 thì gọi là tăng thế, ngược lại <1 thì gọi là hạ thế.
Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường) Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế
cảm ứng (cảm ứng điện)
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.
Máy biến áp (MBA) có thể phân làm nhiều loại khác nhau dựa vào:
Cấu tạo: MBA một pha và MBA ba pha
Chức năng: MBA hạ thế và MBA tăng thế
Cách thức cách điện: MBA lõi dầu, lõi không khí...
Nhiệm vụ: MBA Điện lực, MBA dân dụng, MBA hàn, MBA xung...
4.2. Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
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.
4.3. Tính toán nối đất cho trạm biến áp
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 Rnd ≤ 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 nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng nối đất. Các thanh nối được chôn sâu tt = 0,8m.
4.4. Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến ápvà sơ sơ đồ nối đất của TBA và sơ sơ đồ nối đất của TBA
Dự kiến số cọc là 20 cọc được bố trí như hình vẽ sau:
Hình 2: sơ đồ bố trí cọc
Hình 3: sơ đồ nối đất TBA
Vậy ta có thể áp dụng công thức : R Điện trở của cọc: Rc
ở đây chiều dài cọc l = 2,5(m)
độ chôn sâu của cọc tc = tt + = 0,8 + 1,25 = 2,05(m) d = 0,95b = 0,9560 = 57(mm)= 0,057(m)
p=pdkm = 1002 = 200 (m)
( lấy k=2 là dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATD) Thay vào công thức trên ta có:
Rc =
Điện trở của thanh Rt= T=0,8(m)
P=pdkm=1001,6=1,6102(Ωm) Lấy km=1,6
d===20(mm)=0,002(m) l=530=150(m)
vì thanh nối 20 cọc với nhau, mỗi cọc cách nhau a=5(m) k=f()==1,5 tra bảng 5.3 được K=5,81
thay vào công thức trên ta có: Rt=)=4,44(Ω)
Mặt khác ta có số cọc bằng 20 và =2 Suy ra ta tra được nc=0,64 và nt=0,32 Điện trở của điện cực hỗn hợp:
R===3,54<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)
4.5. 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.