CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 1 -
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
1
2
3
4
5
6
7
8
1- Máy bi?n áp
2- C?u chì t? roi
3- Ch?ng sét van
4- S?
5- T? phân ph?i h? áp
6- Thang d?ng
7- Dây d?n
8- Thang s?t
1400 1400
750 750
400
3200
3200
1500
8500
1200
850
3000

650 650
500
2000
1500
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 2 -
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM 3 -
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 3 -
2. CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM 4 -
Chương 2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP 5 -
1. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP 5 -
1.1. Chọn cầu chì tự rơi 5 -
1.2. Chọn sứ cao áp 5 -
1.3. Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp 6 -
1.4. Chọn chống sét van 6 -
2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP 7 -
2.1. Chọn cáp từ MBA sang tủ phân phối 7 -
2.2. Chọn tủ phân phối 8 -
2.3. Chọn thanh cái hạ áp 8 -
2.4. Chọn Aptomat tổng 8 -
2.5. Chọn Aptomat nhánh 9 -
2.6. Chọn các thiết bị đo đếm điện năng 10 -
2.7. Chọn máy biến dòng điện 10 -
2.8. Chọn sứ hạ áp 11 -
Chương 3. TÍNH NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ 12 -
1. TÍNH NGẮN MẠCH 12 -
1.1. Ngắn mạch phía cao áp (điểm N
1

) 12 -
1.2. Ngắn mạch phía hạ áp (điểm N
2
) 13 -
2. KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ 14 -
2.1. Kiểm tra cầu chì tự rơi 14 -
2.2. Kiểm tra thanh dẫn xuống máy biến áp 14 -
2.3. Kiểm tra cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối 16 -
2.4. Kiểm tra thanh dẫn hạ áp 16 -
2.5. Kiểm tra sứ hạ áp 17 -
2.6. Kiểm Aptomat tổng 18 -
Chương 4. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 20 -
1. PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT 20 -
2. TÍNH ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA CỌC 21 -
3. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TOÀN TRẠM 22 -
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 3 -
CHƯƠNG 1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM
Trong ngành điện lực việc thiết kế trạm biến áp là một công việc được quan
tâm, vì khi tính toán cung cấp điện cho một cụm dân cư, một khu phố hay một
khu công nghiệp thì trạm biến áp là một trong những thiết bị quan trọng trong hệ
thống cung cấp điện.
Trạm biến áp thường có các dạng kết cấu phổ biến sau: Trạm treo, trạm bệt,
trạm kín, trạm chọn bộ.
Trong đồ án thiết kế ta chọn TBA có kết cấu dạng trạm treo. TBA treo là kiểu
trạm mà toàn bộ các thiết bị cao áp, hạ áp và MBA được đặt trên cột. Riêng tủ hạ
áp có thể đặt trên cột, cạnh MBA, cũng có thể đặt trong buồng phân phối xây
dưới đất tùy theo điều kiện bảo vệ an toàn, điều kiện đất đai và yêu cầu của khách
hàng. TBA treo có ưu điểm là gọn nhẹ, giá thành thấp và tiết kiệm đất, nó thường

được dùng cho các trạm công cộng đô thị, TBA của cơ quan…Tuy nhiên loại
trạm này cũng có nhược điểm là về lâu dài trạm treo sẽ làm mất mỹ quan đô thị.
Hiện nay để đảm bảo an toàn chỉ cho phép dùng trạm treo cỡ MBA 250 kVA –
35/0,4 kV và 400 kVA – 10(6)/0,4 kV.
Các số liệu ban đầu:
- Trạm biến áp có công suất 250 kVA, 10/0,4 kV.
- Điện trở suất của đất

= 0,4.10
4
Ω.cm.
- Công suất cắt ngắn mạch S
N
= 250 MVA.
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Chọn máy biến áp chế tạo tại Việt Nam. Ta chọn máy biến áp có hệ thống làm
mát tự nhiên bằng dầu loại 250 kVA – 10/0,4 kV do Công ty thiết bị điện Đông
Anh chế tạo. Tra bảng 1.5 trang 27 Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4
đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông số của MBA cho trong bảng 1 sau:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 4 -
Bảng 1
Công
suất
(kVA)
Điện áp
(kV)
ΔP
0

(W)
ΔP
N
(W)
U
N
(%)
Kích thước:
Dài-rộng-cao
(mm)
Trọng lượng
(kg)
Dầu (lít)
Toàn bộ (kg)
250
10/0,4
640
300
0
4
1440-820-
1580
370
1220
2. CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM
Trạm biến áp được đấu nối theo kiểu rẽ đơn ở lưới trung áp 10 kV trên không.
Trong trạm đặt một MBA, phía cao áp có cầu chì tự rơi, chống sét van; Phía hạ áp
đặt tủ phân phối trong đó có các biến dòng (BI), Aptomat tổng (A
T
), Aptomat

nhánh (A
N
), các đòng hồ đo đếm…Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp cho trong
hình vẽ.
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 5 -
Chương 2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP
1. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP
1.1. Chọn cầu chì tự rơi
Điều kiện chọn cầu chì tự rơi:
Điện áp định mức (kV): U
đm.cc
≥ U
đm.m
Dòng điện định mức (A): I
đm.cc
≥ I
cb
Ta có:
Điện áp định mức của mạng điện cao áp: U
đm.m
= 10 kV
Dòng cưỡng bức đi qua cầu chì chính là dòng quá tải của MBA, những giờ cao
điểm cho MBA làm việc quá tải 25%:
I
cb
= I
qt MBA
= 1,25.I

đm MBA
= 1,25.
dm
S 250
= = 18,04 A
3.U 3.10
.
Vậy ta chọn cầu chì tự rơi do Change chế tạo. Tra bảng 2.1 trang 104 Sổ tay lựa
chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông
số của cầu chì tự rơi cho trong bảng 1 sau:
Bảng 1
Kiểu
U
lv max
(kV)
I
đm
(A)
I
N
(kA)
Trọng lượng
(kg)
C710-
112PB
15
100
10
7,98
1.2. Chọn sứ cao áp

Điều kiện chọn sứ cao áp:
Điện áp định mức (kV): U
đm.s
≥ U
đm.m
Dòng điện định mức (A): I
đm.s
≥ I
cb
Điện áp định mức của mạng điện cao áp: U
đm.m
= 10 kV
Theo phần trước ta có dòng cưỡng bức: I
cb
= 18,04 A.
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 6 -
Vậy ta chọn Sứ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo. Tra phụ lục 2.28 Hệ thống
cung cấp điện của Nguyễn Công Hiền ta có thông số của sứ cho trong bảng 2:
Bảng 2
Kiểu
U
đm
(kV)
F
(kg)
U
pđ khô
(kV)

U
pđ ướt
(kV)
Trọng lượng (kg)
0ШH-10-500
10
500
50
34
4,1
1.3. Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp
Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: K
1
.K
2
.I
cp
≥ I
cb
Trong đó:
K
1
= 1 vì thanh góp đặt đứng
K
2
: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, K
2
= 1.
Theo phần trước ta có dòng cưỡng bức: I
cb

= 18,04 A
Vậy chọn thanh đồng tròn có sơn để phân biệt pha. Tra bảng 7.3 trang 364 Sổ
tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có
thông số của thanh dẫn cho trong bảng 3:
Bảng 3
Đường
kính
mm
Tiết
diện
mm
2
Trọng
lượng
kg/m
Vật liệu
Dòng cho
phép
A
8
50,3
0,447
E-Cu-
F37
179
1.4. Chọn chống sét van
Điều kiện chọn chống sét van: U
đm.csv
≥ U
đm.m

Điện áp định mức của mạng điện cao áp: U
đm.m
= 10 kV
Vậy ta chọn chống sét van do Liên Xô chế tạo. Tra bảng 4 trang 382 Sổ tay lựa
chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông
số của chống sét van cho trong bảng 4:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 7 -
Bảng 4
Loại
U
đm
(kV)
U
cp max
(kV)
Điện áp đánh
thủng khi tần số
50 Hz (kV)
Điện áp đánh thủng
xung kích khi thời
gian phóng điện 2-10s
(kV)
Khối
lượng
(kg)
PBC-10
10
12,7

50
6
2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP
2.1. Chọn cáp từ MBA sang tủ phân phối
Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:
k
1
.k
2
.I
cp
≥ I
ttH
Trong đó:
k
1
= 1. Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường
k
2
= 1. Hệ số hiệu chỉnh có kể đến số lượng cáp đi chung một rãnh
I
cp
: Dòng điện cho phép
I
ttH
: Dòng điện tính toán phía hạ áp
I
ttH
= I
đm MBA

=
dm
dm
S 250
360,84A
3.U 3.0,4
= =
Dựa vào điều kiện đó ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC (3x 150 + 1x 150)
mm
2
do LENS chế tạo. Tra bảng 4.24 trang 249 Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết
bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông số của cáp cho trong
bảng 5:
Bảng 5
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 8 -
F
(mm
2
)
Đường kính
(mm)
Trọng
lượng
(kg/km)
R
0
(Ω/km) ở
20

0
C
I
cp
(A)
L
õi
Vỏ
Trong
nhà
Ngoài
trời
Mi
n
Ma
x
4G15
0
1
4
44,
5
52,
5
6605
0,124
387
395
2.2. Chọn tủ phân phối
Chọn tủ tự tạo có: Cao 1,2m – rộng 0,8m – dày 0,3m chứa 1 Aptomat tổng và 3

Aptomat nhánh.
2.3. Chọn thanh cái hạ áp
Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: k
1
.k
2
.I
cp
≥ I
cb
Trong đó:
k
1
= 1 vì thanh góp đặt đứng
k
2
= 1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường
Dòng điện cưỡng bức: I
cb
= 360,84 A
Vậy ta chọn thanh cái hạ áp bằng đồng có các thông số cho trong bảng 6:
Bảng 6
Kích thước
thanh dẫn
Tiết diện thanh dẫn
(mm
2
)
Trọng lượng
(kg/m)

Dòng điện cho phép
(A)
30x3
90
0,800
405
2.4. Chọn Aptomat tổng
Điều kiện chọn Aptomat:
Điện áp định mức (V): U
đm.A
≥ U
đm.m
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 9 -
Dòng điện định mức (A): I
đm.A
≥ I
ttH
Ta có:
Điện áp định mức của mạng điện: U
đm.m
= 400 V
Dòng điện tính toán phía hạ áp: I
ttH
= 360,84 A
Chọn Aptomat do Merlin Gerin chế tạo. Tra bảng 3.4 trang 148 Sổ tay lựa chọn
và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông số
của Aptomat tổng cho trong bảng 7:
Bảng 7

Loại
U
đm
(V)
I
đm
(A)
I-
Nmax
(kA)
R
(mΩ)
X(m
Ω)
NS
400E
500
400
15
0,15
0,1
2.5. Chọn Aptomat nhánh
Điều kiện chọn Aptomat:
Điện áp định mức (V): U
đm.A
≥ U
đm.m
Dòng điện định mức (A): I
đm.A
≥ I

tt
Ta có:
Điện áp định mức của mạng điện: U
đm.m
= 400 V
Giả sử có 3 lộ cần cấp điện do đó dòng điện tính toán trong mỗi mạch là:
I
tt
=
360,84
120,28A
3
=
Chọn Aptomat do Merlin Gerin chế tạo. Tra bảng 3.4 trang 148 Sổ tay lựa chọn
và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông số
của Aptomat nhánh cho trong bảng 8:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 10 -
Bảng 8
Loại
U
đm
(V)
I
đm
(A)
I-
Nmax
(kA)

R
(mΩ)
X(m
Ω)
NS
225E
500
225
10
0,36
0,28
2.6. Chọn các thiết bị đo đếm điện năng
Tra phụ lục trang 148 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn các thiết bị
đo đếm điện năng có các thông số cho trong bảng 9:
Bảng 9:
Tên đồng hồ
Ký hiệu
Loại
Cấp chính xác
Công suất tiêu thụ
Ampe met
A
∃
378
1,5
0,1
Von met
V
∃
378

1,5
Công tơ hữu công
kWh
2,5
Công tơ vô công
kVArh
2,5
2.7. Chọn máy biến dòng điện
Điều kiện chọn máy biến dòng điện:
Điện áp định mức (V): U
đm.BI
≥ U
đm.m
Dòng điện định mức (A): I
đm.BI
ttH
I
1,2
≥
Ta có:
Điện áp định mức của mạng điện: U
đm.m
= 400 V
I
đm.BI
lvmax
I
1,2
≥
=

360,84
1,2
= 300,70 A
Phụ tải thứ cấp của BI gồm:
Ampemet 0,1 VA
Công tơ hữu công 2,5 VA
Công tơ vô công 2,5 VA
Vậy tổng phụ tải của BI là 5,1 VA
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 11 -
Các đồng hồ đo có độ chính xác 0,5
Chọn máy biến dòng hạ áp do Công ty Đo điện Hà Nội chế tạo, số lượng ba BI
đặt trên ba pha, đấu hình sao. Tra bảng 6 trang 383 Sổ tay lựa chọn và tra cứu
thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang ta có thông số của BI cho
trong bảng 10:
Bảng 10
Mã sản
phẩm
Dòng
sơ cấp
(A)
Dòng
thứ cấp
(A)
Số vòng
dây sơ
cấp
Dung
lượng

(VA)
Cấp
chính
xác
Đường
kính
(mm)
Trọng
lượng
(kg)
BD9/1
400
5
1
10
0,5
50
1,50
2.8. Chọn sứ hạ áp
Điều kiện chọn sứ hạ áp:
Điện áp định mức (kV): U
đm.s
≥ U
đm.m
Dòng điện định mức (A): I
đm.s
≥ I
ttH
Ta có:
Điện áp định mức của mạng điện: U

đm.m
= 400 V
Dòng điện tính toán phía hạ áp: I
ttH
= 360,84 A
Chọn sứ hạ áp do Liên Xô chế tạo. Tra phụ lục 2.27 Hệ thống cung cấp điện của
Nguyễn Công Hiền ta có các thông số của sứ hạ áp cho trong bảng 11:
Bảng 11
Loại
U
đm
(kV)
U
pđ.đ khô
(kV)
F
phá hoại
(kg)
Khối lượng (kg)
0

-1-375
1
11
375
0,7
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 12 -
Chương 3. TÍNH NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ

Để đảm bảo các thiết bị điện đã chọn là hợp lý cần kiểm tra theo các điều kiện
như: Khả năng ổn định động, ổn định nhiệt, khả năng cắt dòng ngắn mạch…Do
đó ta cần tính ngắn mạch tại một số điểm nhất định.
1. TÍNH NGẮN MẠCH
Sơ đồ tính toán ngắn mạch:
N1
N2
N3
A1
A2
AT
A3
1.1. Ngắn mạch phía cao áp (điểm N
1
)
Sơ đồ thay thế:
HT XH RD XD
N1
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 13 -
Vì không biết cấu trúc của hệ thống nên tính gần đúng điện kháng hệ thống qua
công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn:
X
H
=
2
t b
N
U

S
=
2
1 0 ,5
2 5 0
= 0,44 Ω
Giả sử đường dây 10 kV cấp điện cho TBA là dây AC-50 có chiều dài 4km có
các thông số r
0
= 0,65Ω/km, x
0
= 0,4 Ω/km. Do đó điện kháng của đường dây là:
Z
D
= (r
0
+ x
0
).l = (0,65 + j0,4).4 = 2,6 + j1,6 Ω
Vậy ta có Z
Σ
= X
H
+ Z
D
= j0,44 + 2,6 + j1,6 = 2,6 + j2,04 Ω
Dòng điện ngắn mạch 3 pha đối xứng:
I
N
= I” = I

∞
=
tb
Σ
U
3.Z
=
2 2
10,5
3. 2,6 +2,04
= 1,83 kA
Dòng điện xung kích:
i
xk
=
xk N
2.k .I 2.1,3.1,83 3,36(kA)= =
1.2. Ngắn mạch phía hạ áp (điểm N
2
)
Coi gần đúng MBA là nguồn. Ta có sơ đồ thay thế:
HT RB XB XAT
N2
RC XC RAT
Tổng trở của Máy Biến Áp:
2 6 2 4
n dm n dm
B
2
dm dm

P .U .10 U %.U .10
Z j
S S
∆
= +
2 6 2 4
2
3.0,4 .10 4.0,4 .10
j 7,68 j25,6(m )
250 250
= + = + Ω
Cáp nối từ máy biến áp đến tủ phân phối dài 10 m, do đó ta có:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 14 -
Z
C
= R
C
= 0,124.10
-3
= 0,000124 (mΩ)
Tổng trở của Aptomat tổng:
Z
AT
= R
AT
+j X
AT
= (R

1
+ R
2
) + j X
AT
= (0,4+0,1)+j0,1 = 0,5+j0,1 (mΩ)
Vậy ta có:
Z
Σ
= Z
B
+ Z
C
+ Z
AT
= 0,5 + j0,1 +
7,68 j25,6+
+ 0,000124
= 8,18 + j 25,7 (Ω)
Do đó dòng điện ngắn mạch 3 pha đối xứng:
I
N
=
dm
2 2
U 400
8,56(kA)
Z . 3
3. (8,18 25,7 )
Σ

= =
+
Dòng điện xung kích:
i
xk
=
xk N
2.k .I 2.1,3.8,56 15,74(kA)= =
Ta thấy tại N
2
có I
N
= 8,56 kA trong khi đó các Aptomat nhánh có dòng cắt
I
Nmax
= 10 kA, do đó các Aptomat nhánh đã chọn thỏa mãn nên không cần kiểm
tra và không cần tính ngắn mạch tại điểm N
3
.
2. KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ
2.1. Kiểm tra cầu chì tự rơi
Điều kiện kiểm tra cầu chì tự rơi:
Dòng cắt định mức: I
đm cắt
≥ I
”
Theo như tính toán ở trên ta có :
I
”
= 8,56 kA.

I
đmcắt
= 12 kA. ≥ I
”
. Do đó cầu chì tự rơi đã chọn thỏa mãn.
2.2. Kiểm tra thanh dẫn xuống máy biến áp
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 15 -
Điều kiện kiểm tra thanh dẫn:
Khả năng ổn định động: δ
cp
≥ δ
tt
Khả năng ổn định nhiệt: F ≥ α.I
∞
.
qd
t
Trong đó:
δ
cp
: Ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn;
Với thanh dẫn Nhôm δ
cp
= 700 kG/cm
2
Với thanh dẫn Đồng δ
cp
= 1400 kG/cm

2
δ
tt
: Ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh dẫn do tác dụng của lực điện động
dòng ngắn mạch δ
tt
=
M
W
(kG/cm
2
)
α: Hệ số ổn định nhiệt, với thanh đồng α = 6
t
qđ
: Thời gian quá độ, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch t
qđ
= 0,7 s
M : Mô men uốn tính toán M =
tt
F .l
10
(kG.cm)
F
tt
: Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch F
tt
= 1,76.10
-2
.

l
a
.i
2
xk
(kG)
l : Khoảng cách giữa các sứ trong 1 pha (cm), l = 120 cm
a : Khoảng cách giữa các pha (cm), a = 75 cm
W : Mô men chống uốn của loại thanh dẫn (kG.cm), Ở đây chọn thanh dẫn
tròn nên W =
3
D
32
Π
, D = 0,8 cm
α = 6, t
qđ
= t
c
= 0,7 s
Theo phần trước ta có: i
xk
= 3,36 kA, Do đó:
F
tt
= 1,76.10
-2
.
l
a

.i
2
xk
= 1,76.10
-2
.
120
75
.3,36
2
= 0,32 kG
M =
0,32.120
10
= 3,84 kG.cm
W =
3
D
32
Π
=
3
.0,8
32
Π
= 0,05 cm
3
δ
tt
=

M
W
=
3,84
0,05
= 76,8 kG/cm
2
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 16 -
Vì thanh dẫn làm bằng đồng nên δ
cp
≥ δ
tt
. Thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều
kiện ổn định động.
F ≥ 6.1,83.
0,7
= 9,19 (mm
2
). Thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định
nhiệt.
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn.
2.3. Kiểm tra cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối
Điều kiện kiểm tra cáp theo khả năng ổn định nhiệt: F ≥ α.I
∞
.
qd
t
Trong đó:

α: Hệ số ổn định nhiệt, với thanh đồng α = 6
t
qđ
: Thời gian quá độ, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch t
qđ
= 0,5 s
Ta có: α = 6, t
qđ
= t
c
= 0,5 s, I
∞
= 8,56 kA
Do đó: F = 150 ≥ α.I
∞
.
qd
t
= 6.8,56.
0,5
= 36,32 mm
2
Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.
2.4. Kiểm tra thanh dẫn hạ áp
Điều kiện kiểm tra thanh dẫn:
Khả năng ổn định động: δ
cp
≥ δ
tt
Khả năng ổn định nhiệt: F ≥ α.I

∞
.
qd
t
Trong đó:
δ
cp
: Ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn;
Với thanh dẫn Nhôm δ
cp
= 700 kG/cm
2
Với thanh dẫn Đồng δ
cp
= 1400 kG/cm
2
δ
tt
: Ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh dẫn do tác dụng của lực điện động
dòng ngắn mạch δ
tt
=
M
W
(kG/cm
2
)
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 17 -

M : Mô men uốn tính toán M =
tt
F .l
10
(kG.cm)
F
tt
: Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch F
tt
= 1,76.10
-2
.
l
a
.i
2
xk
(kG)
l : Khoảng cách giữa các sứ trong 1 pha (cm), l = 60 cm
a : Khoảng cách giữa các pha (cm), a = 14 cm
W : Mô men chống uốn của loại thanh dẫn (kG.cm), Ở đây chọn thanh dẫn
hình chữ nhật nên W =
2
bh
6
, b = 0,4 cm, h = 3 cm.
α = 6, t
qđ
= t
c

= 0,5 s
Theo phần trước ta có: i
xk
= 15,74 kA, Do đó:
F
tt
= 1,76.10
-2
.
l
a
.i
2
xk
= 1,76.10
-2
.
60
14
.15,74
2
= 18,69 kG
M =
18,69.60
10
= 112,12 kG.cm
W =
2
bh
6

=
2
0,4.3
6
= 0,6 cm
3
δ
tt
=
M
W
=
112,12
0,6
= 186,87 kG/cm
2
Vì thanh dẫn làm bằng đồng nên δ
cp
≥ δ
tt
. Thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều
kiện ổn định động.
F ≥ 6.8,56.
0,5
= 36,32 (mm
2
). Thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn
định nhiệt.
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn.
2.5. Kiểm tra sứ hạ áp

Điều kiện kiểm tra sứ cao áp:
Lực phá hoại cho phép (kG): F
cp
≥ k.F
tt
Trong đó:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 18 -
k : hệ số hiệu chỉnh
F
tt
: Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch F
tt
= 1,76.10
-2
.
l
a
.i
2
xk
(kG)
l : Khoảng cách giữa các sứ trong 1 pha (cm), l = 60 cm
a : Khoảng cách giữa các pha (cm), a = 14 cm
Ta có:
Ftt
H'
b
h

b
k.Ftt
H
k =
H'
H
=
65+30
60
= 1,58
F
tt
= 1,76.10
-2
.
l
a
.i
2
xk
= 1,76.10
-2
.
60
14
.15,74
2
= 18,69 kG
Do đó k.F
tt

= 1,518,69 = 29,53 kG
Vậy F
cp
= 0,6.F
ph
= 0,6.500 = 300 kG. Vì F
cp
≥ k.F
tt
nên sứ hạ áp đã chọn thỏa
mãn.
2.6. Kiểm Aptomat tổng
Điều kiện kiểm tra Aptomat tổng:
I
cđm.A
≥ I
N
Ta có:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 19 -
I
Nmax
= 15 kA
I
N
= 8,56 kA
Vậy I
Nmax
≥ I

N
nên Aptomat tổng đã chọn thỏa mãn.
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 20 -
Chương 4. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
1. PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT
Trong các trạm biến áp thì nối đất an toàn và nối đất làm việc thường được nối
chung với nhau. Điện trở nối đất của toàn trạm biến áp hạ áp với công suất không
250 kVA thường có R
đ
≤ 4 Ω. Căn cứ vào điện trở xuất của đất của đất

=
0,4.10
4
Ω.cm và mặt bằng của trạm có đủ điều kiện đóng cọc tiếp đất thì ta chọn
phương án nối đất của trạm, sau đó tính toán điện trở nối đất của phương án đã
chọn.
Nếu trong trường hợp R
tt
≤ 4 Ω thì phương án nối đất đạt yêu cầu nếu R
tt
> 4 Ω,
ta phải xử lý bằng cách đóng cọc cho đến khi điện trở nối đất đạt yêu cầu.
Mặt bằng bố trí tiếp địa:
a
0.8m
A
0.8m

t
A
A - A
l2 = 5 m
l1 = 6 m
1
2
2
1
1 - Coc
2 - Thanh
l = 2,5 m
Dự kiến phương án nối đất:
- Ta sử dụng mạch vòng gồm 6 cọc được nối với nhau. Cọc sử dụng thép góc
L50x50x5 dài 250cm.
- Thanh dùng thép dẹt 40x4 mm chôn ở độ sâu 80 cm.
Khi đó điện trở nối đất của cả hệ thống nối đất được tính theo công thức sau:
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 21 -
c t
HT
c t t c
R .R
R
R . n.R .
 
=
+
Trong đó:

R
c
: Điện trở của cọc
R
t
: Điện trở của thanh
n : Số cọc

t
;

c
: Hệ số sử dụng của thanh và cọc.
Ta chôn các cọc và thanh theo kích thước 5x6 m.
2. TÍNH ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA CỌC
d
L
Cọc nối đất có điện trở được tính theo công thức sau:
ttc
c
2.l 1 4.t l
R (ln .ln )
2. .l d 2 4.t l


+
= +
−
Trong đó:
Khi tính điện trở nối đất của cọc xét đến hệ số mùa ρ

ttc
=ρ.k
mùa
,với k
mùa
= 1,5
l: Chiều dài cọc, l = 250 cm.
t: Độ chôn sâu, t = h + l/2 = 250/2 + 80 = 205 cm.
d: Đường kính cọc, d = 0,95.b = 0,95.5 = 4,75 (cm)
Do đó điện trở nối đất của cọc bằng:
4
c
0,4.10 .1,5 2.250 1 4.205 250
R (ln .ln ) 18,29( )
2.3,14.250 4,75 2 4.205 250
+
= + = Ω
−
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 22 -
2. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA THANH
L
h
b
Điện trở nối đất của thanh được tính theo biểu thức sau :
2
ttt
t
k.L

R .ln
2. .L h.d


=
Trong đó:
Khi tính điện trở nối đất của thanh xét đến hệ số mùa ρ
ttt
=ρ.k
mùa
, với k
mùa
=3
L : Chiều dài của thanh (L = (5+6).2 = 22m = 2200 cm)
h: Độ chôn sâu (h = 80 cm)
d: Đường kính thanh, d = b/2 = 4/2 = 2 (cm)
k = f(
1
2
l
l
) = f(
6
5
) = 5,6.
Do đó điện trở nối đất của thanh bằng:
4 2
t
0,4.10 .3 2200 .5,6
R .ln 10,46( )

2.3,14.2200 80.2
= = Ω
3. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TOÀN TRẠM
Xác định số cọc:
Mạch vòng nối đất có chu vi L = (5+6).2 = 22 m
Cọc có chiều dài l = 2,5 m
Các cọc đóng cách nhau một khoảng a = 2,5 m
Vậy số cọc cần đóng là: n = L/a = 22/(2,5÷3) = 7,3÷8,8 cọc, vậy ta lấy n =
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI
Nguyễn Thế Nghĩa Hệ Thống Điện 1
- 23 -
Ta có tỷ số a/l = (2,5÷3)/2,5 = 1÷1,2 với số cọc n = Tra phụ lục 6.6 Hệ thống
cung cấp điện của Nguyễn Công Hiền ta có hệ số sử dụng của cọc và thanh lần
lượt là:

t
= 0,39,

c
= 0,63
Do đó điện trở nối đất của toàn trạm bằng:
c t
HT
c t t c
R .R 18,29.10,46
R 3,20( )
R . n.R . 18,29.0,39 8.10,46.0,63
 
= = = Ω
+ +

Vậy ta có R
HT
= 3,20(Ω) < R
đ
= 4(Ω). Do đó phương án nối đất trên đạt yêu cầu
về kỹ thuật.