CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
6.2 CHỌN DUNG LƯỢNG VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP
6.2.5 Chọn thiết bị bảo vệ trạm, nối đất chống sét cho trạm
Dao cách ly
Dao cách ly được lắp đạt trên trạm cũng như trên các cột điện. Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra một khoảng hở cách điện trong thấy giữa bộ phận đang mang
dòng điện và bộ phận cách điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn và khiến cho nhân viên sửa chữa thiết bị điện an tâm khi làm việc. Do vậy, ở những nơi cần sửa chữa ta luôn đặt thêm dao cách ly ngoài các thiết bị đóng cắt.
Dao cách ly không có bộ phận dập tắc hồ quang nên không thể cắt được dòng điện lớn. Nếu nhằm lẫn dùng dao cách ly để cắt dòng điện lớn thì có thể phát sinh hồ quang gây nguy hiểm. Do vậy, dao cách ly chỉ dùng để đóng, cắt khi không có dòng điện.
Dao cách ly được thao tác đóng mở bằng tay qua bộ phận thao tác từ dưới đất và không tự động mở khi xảy ra sự cố ngắn mạch.
Dao cách ly là thiết bị một pha nhưng khi đóng mở thường đồng loạt trên cả ba pha nhờ vào bộ liên động khí.
Dao cách ly được chọn theo các điều kiện định mức, chúng được kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt.
Bảng 6.5: Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly
Do đó: UđmDS ≥ 22kV I ≥ 33.82 A
I0đm = 48.175 x 0.447= 21.53 (kA)
Dựa vào các kết quả trên chọn dao cách ly loại SERIES ‘U’ điện áp 24 kV do hãng ABB sản xuất với các thông số kỹ thuật:
UđmDS =24 kV: IđmDS = 630 A
Cầu chì:
Cầu chì là thiết bị 1 pha lắp đặt phía sơ cấp các trạm biến áp, dùng để bảo vệ như quá tải phía thứ cấp, hay ngắn mạch các cuộn dây trong MBA. Đây là loại cầu chì trung áp đơn giản, cắt mạch tương đối chính xác và an toàn.
Vì cầu chì đươc đặt tại ngõ vào của MBA nên chọn theo dòng ngắn mạch.
Bảng 6.6: Điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì
Do đó: UđmFCO ≥ 22kV IđmFCO ≥ 33.82 A
Iđm cắt FCO ≥ 48.175 (kA)
Dựa vào các kết quả trên chọn loại Cầu chì trung thế ETI 004255015 Điện áp định mức: 24kV
Dòng điện định mức: 100A Dòng cắt: 63kA
Kích thước:D=85mm, L=442mm
Ứng dụng: Bảo vệ Máy biến áp, Trạm điện ...
Máy cắt hạ thế (CB)
CB là khí cụ điện dùng để tự động đóng cắt mạch điện, bảo vệ quá tải hay ngắn mạch. Tức là bảo vệ chống quá nhiệt hay trong trường hợp hỏng hóc thiết bị nó sẽ bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp với phần tử mạng điện. CB đảm bảo điều này bằng cách tách mạch điện tiêu thụ ra khỏi mạng điện.
CB được dùng rộng rãi trong các hệ thống điện hạ áp thuộc công nghiệp, dân dụng và đang thay thế cầu chì. Ưu điểm của CB là khi sự cố xảy ra CB tự động ngắt mạch và khi sự cố đã loại trừ, người ta có thể đóng CB lại để trở về chê độ bình thường.
Bảng 6.7: Điều kiện lựa chọn CB
STT Đại lượng chọn và kiểm tra Kí hiệu Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, kV UđmCB UđmCB ≥Uđmmang
2 Dòng điện định mức IđmCB IđmCB ≥ Ilvmax
3 Dòng điện cắt định mức Icắt CB Icăt CB ≥ INi
Do đó: UđmCB ≥22kV IđmCB ≥ =1240 (A) Icăt CB ≥ 28.87 (kA)
- Chọn aptomat loại CM1660N của hãng Merlin Gerin chế tạo có thông số Iđm= 1600 (A), Icắt = 50 (kA), Uđm = 690 (V) cho mỗi MBA.
Chọn biến dòng (CT)
Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ giá trị lớn xuống chỉ số nhỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa. Thường dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng là 5A (trường hợp đặc biệt có thể là 1A hay 10A) dù rằng dòng điện mức sơ cấp bằng bao nhiêu, về nguyên lý, máy biến dòng điện cũng giống như máy biến áp điện lực, nó có những đặc điểm sau:
- Cuộn dây sơ cấp của CT được mắc nối tiếp với mạng điện và có số vòng dây rất nhỏ.
- Phụ tải thứ cấp của CT rất nhỏ, có thể coi như máy biến dòng luôn luôn làm việc trong tình trạng ngắn mạch.
- Để đảm bảo cho người vận hành, cuộn thứ cấp của máy biến dòng, nối đất.
Bảng 6.8: Điều kiện chọn CT
STT Đại lượng chọn và kiểm tra Kí hiệu Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, kV UđmCT UđmCT ≥Uđmmang
2 Dòng điện định mức IđmCT IđmCT ≥ Ilvmax
Do đó: UđmCT ≥ 22kV IđmCT ≥ 33.82 A
Dựa vào các kết quả tính toán trên ta chọn CT loại KOFA 24-D2-H01 do hãng ABB sản xuất với các thông số kỹ thuật:
Điện áp định mức: Udm = 24kV Dòng điện định mức sơ cấp: 50A Dòng điện định mức thứ cấp: 5A
Dòng điện ngắn mạch trong 1 giây: 11kA Cấp chính xác: 0.5
Khối lượng: 17 kG
Chọn máy biến điện áp (VT)
Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp
phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hoá. Điện áp thứ cấp của máy biến điện áp 100V hay 100/ không kể điện áp sơ cấp định mức là bao nhiêu.
Bảng 6.9: Điều kiện chọn VT
STT Đại lượng chọn và kiểm tra Kí hiệu Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức sơ cấp, kV U1đmVT U1đmVT≥Uđmmang
2 Sai số cho phép, % N% N% ≤ 1%
Do đó: U1đmVT ≥ 22kV N% ≤ ±1%
Dựa vào cấc kết quả tính toán trên ta chọn VT loại TJP6.2 do hãng ABB sản xuât với các thông số kỹ thuật:
Điện áp phía sơ cấp, V: 2200/
Điện áp phía thứ cấp, V: 100/
Cấp chính xác : 0,5
6.5.2.2 Nối đất chống sét cho trạm
Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các khu nhà phân bố trên diện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với các thiết bị điện. Cách điện của các thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không tuân theo các qui tắc an toàn v.v... là những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn điện giật. Sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào thiết bị điện không những làm hư hỏng các thiết bị điện mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành. Do đó nên trong hệ thông cung cấp điện nhất thiết phải có biện pháp an toàn chống điện giật và chống sét. Một trong những biện pháp an toàn có hiệu quả và tương đối đơn giản là thực hiện nối đất cho các thiết bị điện và đặt các thiết bị chống sét.
Nối đất tự nhiên
Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy), các kết cấu của công trình nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất., làm trang bị nối đất, khi trang bị nối đất cần phải trang bị các vật nối tự nhiên có sẵn. Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa theo các tài liệu để tính gần đúng.
Nối đất nhân tạo
Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép hình chữ nhật hay hình thép góc dài từ 2m-3m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5m-0.8m. Để chống ăn mòn kim loại, các ống thép và các thanh thép dẹt hay thép góc có chiều dày không nên bé hơn 4mm.
Trong cả hai trường hợp trên, điện trở nối đất không vượt quá lớn.
Điện trở đất nhân tạo:
R1C = pd.Kmax .(lg + ) (Ω) với l >d
Trong đó: pd : Điện trở suất của đất (Ω.cm) (tra bảng 3.1, TL5)
Kmax : Hệ số tăng cao, phụ thuộc khí hậu nơi xây dựng trạm nối đất (tra bảng 3.2, TL5)
d: Đường kính ngoài của cọc, tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc (m) d=0.95.b với b là bề rộng của các cạnh thép góc
t: độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc (m) l: chiều dài cọc (m)
Chọn: - Thép góc 60x60x6 dài 2.5m để làm cọc thẳng đứng của thiết bị nối đất - Đất khô : k= 1.4
- Đất sét, sét lẫn sỏi: p = 1.104 - Độ chôn sâu của thanh: 0.8m Từ loại cọc đã chọn có được:
l = 3m
t = độ chon sâu của thanh + l/2 = 0.8+3/2 =2.3m b = 0.06m nên d= 0.95x 0.06= 0.057m
Điện trở nối đất của 1 cọc:
R1C = x 100 x.1.4 .(lg + ) = 37.05 (Ω) Với kích thước của trạm rộng 4m, dài 6.5 m Chọn sơ bộ 10 cọc đặt cách nhau 6m, (a= 6, l=3) Tỉ số a/l= 6/3=2
Tra bảng 3.3 TL5 được hệ số nd = 0.69 và nng = 0.40 Điện trở khuếch tán của bộ 10 cọc:
Rc = = 5.36 (Ω)
Mạch vòng nối đất sẽ chôn bên trong tường có chu vi 21m
Các điện cực thẳng đứng được nối với nhau bằng những thanh thép dẹp 40x4 mm2 chôn sâu 0.8m tạo thành mạch vòng nối đất trạm biến áp.
R’t = pd.Kmax .lg =(Ω)
Trong đó: k= 1.6 ; t: độ sâu chọn thanh; b= 0.04m R’t = x 100x1.6 .lg = 12.38 (Ω)
Rt = = 30.95 (Ω) Điện trở nối đất của bộ
R= (Rc.Rt)/(Rc+Rt) = 4.56 (Ω) < 10 Ω Vậy số cọc chọn là phù hợp
Mặt bằng nối đất:
Hình 6.3: Mặt bằng nối đất trạm BA