Thiết kế trạm biến áp 220 110 22 kv

TỔNG QUAN CHƯƠNG LỜI CẢM ƠN Em chân thành cảm ơn Thầy Lê Đình Lương trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu tạo điều kiện để em hồn thành đồ án mơn học Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy- Trần Thanh Sơn thầy cô khoa Điện-Điện tử giảng dạy, truyền đạt trang bị kiến thức cho em suốt thời gian em học Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh để hồn thành đồ án mơn học Trong q trình làm đồ án mơn học, thời gian hạn chế nên đề tài em hồn thành khơng tránh khỏi thiếu sót, mong Thầy-Cơ thơng cảm bỏ qua dẫn thêm cho em Em xin lắng nghe tiếp thu ý kiến đóng góp từ ThầyCô Người thực Trần Anh Trung SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN trang 01 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN trang 04 CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI trang 09 CHƯƠNG 3: CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN trang 15 CHƯƠNG 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG trang 24 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ TỰ DÙNG trang 36 CHƯƠNG 6: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN trang 43 PHẦN PHỤ LỤC trang 67 - SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TRẠM BIẾN ÁP - SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TRẠM Tài liệu tham khảo: - Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp Tác giả: HÙYNH NHƠN - Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp Tác giả: NGUYỄN HỮU KHẢI - Hướng dẫn thiết kế đồ án Cung cấp điện Tác giả: PHAN THỊ THU VÂN SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1.1 Khái niệm: Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống điện Nó có nhiệm vụ biến điện áp đến cấp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền tải cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ Trạm biến áp tăng áp nâng điện áp lên cao để truyền tải xa, ngược lại trạm biến áp hạ áp giảm điện áp xuống thấp thích hợp để cấp cho phụ tải tiêu thụ 1.1.2 Phân loại: Trạm biến áp phân loại theo điện áp, quy mô cấu trúc xây dựng trạm a Theo điện áp có hai loại: - Trạm tăng áp: thường đặt nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải xa - Trạm hạ áp: thường đặt trạm phân phối, nhận điện từ hệ thống truyền tải giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cung cấp điện cho phụ tải tiêu thụ b Theo mức độ quy mô trạm biến áp, người ta chia thành hai loại: - Trạm biến áp trung gian hay gọi trạm biến áp khu vực: thường có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho khu vực phụ tải lớn vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn, … Điện áp phía sơ cấp thường 500; 220; 110 kV, điện áp phía thứ cấp thường 110; 66; 35; 22; 15 kV - Trạm biến áp phân phối hay gọi trạm biến áp địa phương: nhận điện từ trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải xí nghiệp, khu dân cư, … qua đường dây phân phối c Theo cấu trúc xây dựng có hai loại sau: - Trạm biến áp trời: Phù hợp với trạm khu vực trạm địa phương có công suất lớn SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG - Trạm biến áp nhà: Phù hợp với trạm địa phương nhà máy có công suất nhỏ 1.1.3 Các thành phần trạm biến áp: - Máy biến áp trung tâm - Hệ thống cái, dao cách ly - Hệ thống relay bảo vệ - Hệ thống nối đất, hệ thống chống sét - Hệ thống điện tự dùng - Khu vực phòng điều hành - Khu vực phòng phân phối 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CHÍNH KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 1.2.1 Những vấn đề cần lưu ý thiết kế trạm biến áp: - Trạm biến áp nên đặt gần phụ tải - Thuận tiện giao thông để dễ dàng chuyên chở thiết bị xây dựng trạm - Không nên đặt trung tâm thành phố làm tăng chi phí đầu tư làm mỹ quan đô thị - Nên đặt trạm nơi khô ráo, tránh khu vực ẩm ướt mực nước ngầm cao đáy móng - Tránh đặt trạm vùng đất dễ sạt lở - Tránh xa khu vực dễ cháy nổ Tóm lại: Việc chọn vị trí cố định đặt trạm biến áp quan trọng định chi phí, tính an toàn thuận tiện vận hành 1.2.2 Yêu cầu thiết kế trạm biến áp: - Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ phải đảm bảo đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép Ngoài phải đảm bảo mặt kinh tế, an toàn, … phương án xem hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau: o Đảm bảo chất lượng điện o Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất loại phụ tải) o Vốn đầu tư thấp o An toàn cho người thiết bị SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG o Thuận tiện sửa chữa, vận hành o Có tính khả thi - Tuy nhiên yêu cầu thường mâu thuẫn với thiết kế cần kết hợp hài hòa yêu cầu để tạo phương án tối ưu 1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP SẼ THIẾT KẾ Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV có thông số sau: a Hệ thống: Trạm biến áp nối với hệ thống có thông số sau: - Công suất hệ thống: SHT = 2000 MVA - Điện kháng hệ thống: xHT = 0,35 - Cung cấp điện cho trạm hai đường dây dài = 35 km b Phụ tải khu dân cư 220 kV: Phụ tải khu dân cư 220 kV có thông số sau: - Công suất: Smax = 80 MVA - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,85 - Số đường dây: - Đồ thị phụ tải cấp 220 kV nhö sau: S% 100 14 80 60 40 20 h 16 12 20 24 c Phuï taûi khu nhà máy 110 kV: SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG Phụ tải khu nhà máy 110 kV có thông số sau: - Công suất: Smax = 50 MW - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,80 - Số đường dây: - Đồ thị phụ tải cấp 110 kV sau: S% 14 100 80 60 40 20 h 12 16 20 24 d Phụ tải khu nơng nghiệp 22 kV: Phụ tải khu nơng nghiệp 22 kV có thông số sau: - Công suất: Smax = 30 MW - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,80 - Số đường dây: - Đồ thị phụ tải cấp 22 kV sau: SVTH: TRẦN ANH TRUNG 10 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG S% 14 100 80 60 40 20 h 12 16 20 24 e Tự dùng trạm biến áp: Tự dùng trạm có thông số sau: - Công suất: Smax = 0,5 MVA - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,80 SVTH: TRẦN ANH TRUNG 11 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG CHƯƠNG TỔNG HP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI Tổng hợp đồ thị phụ tải cộng hai hay nhiều đồ thị phụ tải cấp điện áp trạm biến áp cung cấp điện Phụ tải bao gồm phần tổn hao truyền tải (qua máy biến áp) phần tự dùng phục vụ cho việc sản xuất truyền tải điện Tự dùng trạm biến áp không phụ thuộc hoàn toàn vào công suất trạm biến áp mà chủ yếu phụ thuộc vào trạm biến áp có hay người trực thường xuyên vào hệ thống làm mát máy biến áp (làm mát tự nhiên, quạt gió, hệ thống bơm dầu, nước tuần hoàn cưỡng bức, …) Để tổng hợp đồ thị phụ tải dùng phương pháp vẽ tổng hợp đồ thị phụ tải cho hay thành lập bảng tổng hợp đồ thị phụ tải theo phương pháp lập bảng cho P Q tính S cosϕ khác 2.1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CAÁP 220 kV S% 100 14 80 60 40 20 h Thôntg số cấp 220 kV: Smax = 80 (MVA) cos ϕ = 0.85 Số đường dây: x 10 km SVTH: TRẦN ANH TRUNG 16 12 20 24 tg ϕ = 0.62 Uñm = 220 KV 12 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG P = S x cos ϕ = 80 x 0.85 = 68 (MW) - Q = P x tg ϕ = 68 x 0.62 = 42.16 (MVar) Từ thông số cấp 220 kV ta tính giá trị sau: STT Với S = Thời gian (h) (h) -> (h) (h) -> (h) 8(h) ->12(h) 12(h) ->14(h) 14(h) ->16(h) 16(h) ->20(h) 20(h) ->24(h) S% 60 80 80 80 80 100 80 S (MVA ) 48 64 64 64 64 80 64 P (MW) 40.80 54.4 54.4 54.4 54.4 68 54.4 Q (MVAR) 25.30 33.73 33.73 33.73 33.73 42.16 33.73 S max × S i % ; P = Si x cos ϕ ; Q = Pi x tg ϕ 100 2.2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CẤP 110 kV S% 14 100 80 60 40 20 h 12 Thôntg số cấp 110 kV: Smax = 50 (MVA) cos ϕ = 0.80 Số đường dây: x 15 km 20 24 tg ϕ = 0.75 P = S x cos ϕ = 50 x 0.80 = 40 (MW) - 16 Uñm = 110 KV Q = P x tg ϕ = 40 x 0.75 = 30 (MVar) Từ thông số cấp 110 kV ta tính giá trị sau: STT Thời gian (h) (h) -> (h) SVTH: TRẦN ANH TRUNG S% 60 S (MVA ) 30 13 P (MW) 24 Q (MVAR) 18 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG o K3 = – số góp Nhiệt độ môi trường xung quanh (0C) K2 10 15 20 1,15 1,10 1,05 25 30 35 40 45 0,94 0,88 0,82 0,75 b Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: - Khi chọn dẫn theo điều kiện bình thường kiểm tra điều kiện BN ổn định nhiệt theo biểu thức: Schọn ≥ Smin = C Trong đó: o C – hệ số phụ thuộc vào vật liệu dẫn, CCu = 171; CAl = 88 o BN – xung nhiệt tính toán: BN = I”2N.tnm, I”N – tính A c Kiểm tra điều kiện ổn định lực động điện: - Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất vật liệu dẫn không lớn ứng suất cho phép nó: σtt ≤ σcp Trong đó: o σcp – ứng suất cho phép vật liệu dẫn, σcp Cu = 1400 KG/cm2; σcp Al = 700 KG/cm2 o σtt – ứng suất tính toán ngắn mạch, xác định sau: Lực động điện Ftt tác động lên dẫn ngắn mạch pha : l a Ftt = 1,76.10-8 i2xk (KG) Trong đó: • ixk – dòng ngắn mạch xung kích ba pha (A) • l – làø khoảng cách hai sứ đỡ dẫn liền pha (cm) • a – khoảng cách pha (cm) Moment uốn M tác động lên dẫn: M= SVTH: TRẦN ANH TRUNG Ftt l (KG.cm) 10 56 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TOÅNG QUAN CHƯƠNG Ứng suất tính toán σtt xác định theo biểu thức: σ tt = M (KG/cm2) W Trong đó: • M – moment tác động lên dẫn • W – làø moment chống uốn dẫn trục thẳng góc với phương lực tác dụng (cm3), chọn dẫn đơn đặt thẳng đứng thì: W = 0,17hb2 o Ghi chú: Nếu phải xác định khoảng vượt hai sứ đỡ dẫn có 10Wσ cp (cm) thể kiểm tra theo biểu thức: l ≤ lmax = f Trong đó: f – lực động điện đơn vị chiều dài cm: a f = 1,76.10-8 i2xk (KG/cm) Choïn dây dẫn: - Dây dẫn điện cho hộ tiêu thụ xa phải chọn theo điều kiện: a Theo dòng điện cho phép lâu dài: Icp.K1.K2 ≥ Icb.max Trong đó: o Icp – dòng cho phép nhiệt độ cho phép 700C nhiệt độ môi trường xung quanh 250C o K1, K2 – hệ số hiệu chỉnh tương tự chọn dẫn đơn b Theo mật độ kinh tế dòng điện: Skt = I bt max jkt Trong đó: o Ibt.max – dòng điện bình thường cực đại, (A) o jkt – mật độ kinh tế dòng điện, (A/mm2) c Theo điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UHT SVTH: TRẦN ANH TRUNG 57 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG Trong đó: o UHT – điện áp định mức nơi đặt dây dẫn o Uvq – điện áp phát sinh vầng quang, dây dẫn ba pha đặt ba đỉnh tam giác tính: Uvq = 84.m.r.lg a (kV) r Trong đó: o m – làø hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn m = 0.93 – 0.98: với dây dẫn có sợi m = 0.83 – 0.87: với dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại o r – bán kính dây dẫn (cm) o a – khoảng cách trục dây dẫn (cm) Nếu pha bố trí mặt phẳng ngang xác định theo biểu thức giảm 4% pha tăng 6% pha Uvq.pha = 96%.Uvq; Uvq.pha = 106% Uvq Để tránh tượng vầng quang, chọn dây dẫn phía cao áp cho: Uvq > m d Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện ổn định nhiệt: - Khi chọn dây dẫn theo điều kiện bình thường kiểm tra điều kiện BN ổn định nhiệt theo biểu thức: Schọn ≥ Smin = C Trong đó: o C – hệ số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, CCu = 171; CAl = 88 o BN – xung nhiệt tính toán: BN = I2N.tnm với IN – tính A 6.4.1 Chọn góp 220 kV: - Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức: Icp.K1.K2.K3 ≥ Icb.max o Dòng điện cưỡng tính góp 220 kV truyền tải toàn công suất traïm: Icb.max = Stram max = 3.U dm SVTH: TRẦN ANH TRUNG 80,5 I cb max 0.21 = 0.21 kA ⇒ Icp ≥ = = 0.25 kA K1K K 0.95 × 0.88 × 3.220 58 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TOÅNG QUAN - CHƯƠNG Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = BN C BN = I2N1 tnm = 8.162 × 0.12 = 7.99 kA2s ⇒ Schọn ≥ 7.99 103 = 32.12 mm2 88 (Choïn tnm = 0,12s; CAl = 88) o Ta chọn góp dây nhôm lõi thép có thông số sau: Utg Tiết diện (kV) chuẩn 220 - 300 Tiết diện (mm2) Đường kính (mm) Icp Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép (A) 298 204 29,2 18,6 690 204 Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq = 84 × m × r × lg a 400 = 84 × 0.85 × 1.46 × lg = 254.12 kV 1.46 r (Chọn: m = 0.85; a = 400 cm; với r = 29.2/2 = 14.6 mm = 1.46 cm) o Với ba góp đặt mặt phẳng ngang thì: Uvq pha = 96% × Uvq = 0.96 × 254.12 = 243.95 kV ≥ m = 220 kV Như góp chọn hợp lý 6.4.2 Chọn góp 110 kV: - Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức: Icp.K1.K2.K3≥ Icb.max o Dòng điện cưỡng tính góp 110 kV truyền tải toàn công suất phụ tải 110 kV: Icb.max = - S110 max 3.U dm = 50 I 0.26 = 0.26 kA ⇒ Icp ≥ cb max = = 0.31 kA K1K K 0.95 × 0.88 × 3.110 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = SVTH: TRẦN ANH TRUNG 59 BN C GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG BN = I2N2 × tnm = 2.692 × 0.12 = 0.87 kA2s ⇒ Schọn ≥ 0.87 103 = 10.60 mm2 88 (Choïn tnm = 0,12s; CAl = 88) o Ta chọn góp dây nhôm lõi thép có thông số sau: Utg Tiết diện (kV) chuẩn 110 - 150 Tiết diện (mm2) 19 Đường kính (mm) Icp Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép (A) 148.0 18.8 16.8 5.5 445 Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq = 84 × m × r × lg a 400 = 84 × 0.85 × 0.84 × lg = 160.60 kV 0.84 r (Choïn: m = 0.85; a = 400 cm; với r = 16.8/2=8.4 mm =0.84 cm) o Với ba góp đặt mặt phẳng ngang thì: Uvq pha = 96% × Uvq = 0.96 × 160.60 = 154.18 kV ≥ Uñm = 110 kV - Như góp chọn hợp lý 6.4.3 Chọn góp 22 kV: - Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức: Icp.K1.K2.K3 ≥ Icb.max o Dòng điện cưỡng tính góp 22 kV truyền tải toàn công suất phụ tải 22 kV: Icb.max = - S110 max 3.U dm = 30 I 0.79 = 0.79 kA ⇒ Icp ≥ cb max = = 0.94 kA K1K K 0.95 × 0.88 × 3.22 BN C Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = BN = I2N3 × tnm = 2.552 × 0.12 = 0.78 kA2s ⇒ Schoïn ≥ 0.78 103 = 10.04 mm2 88 (Choïn tnm = 0,12s; CAl = 88) o Ta chọn góp dây nhôm lõi thép có thông số sau: Utg Tiết diện (kV) chuẩn SVTH: TRẦN ANH TRUNG Tiết diện (mm2) Nhôm Thép 60 Đường kính (mm) Dây dẫn Lõi thép Icp (A) GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN 22 - CHƯƠNG 500 27 481 26.6 29.4 6.6 945 Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq = 84 × m × r × lg a 400 = 255.55 kV = 84 × 0.85 × 1.47 × lg 1.47 r (Choïn: m = 0.85; a = 400 cm; với r = 29.4/2=14.7 mm =1.47 cm) o Với ba góp đặt mặt phẳng ngang thì: Uvq pha = 96% × Uvq = 0.96 × 255.55 = 245.33 kV ≥ m = 22 kV - Như góp chọn hợp lý 6.5 CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) 6.5.1 Biến điện áp: - Biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp có trị số cao U1 (điện áp sơ cấp) điện áp thấp U2 (điện áp thứ cấp) tương ứng với thiết bị đo lường sử dụng mạch bảo vệ - Các loại biến điện áp: o Biến điện áp kiểu ba pha năm trụ o Biến điện áp kiểu bậc cấp o Biến điện áp kiểu phân chia điện dung - Ưu điểm: o Tiêu chuẩn hoá việc chế tạo thiết bị đo lường bảo vệ o An toàn cho người thiết bị 6.5.2 Cơ sở chọn biến điện áp: Biến điện áp chọn theo điều kiện: - Cấp xác theo dụng cụ có yêu cầu cao - Về điện áp: m.BU = UHT - Về công suất: tổng phụ tải nối vào BU bé công suất định mức BU (Sđm.BU) tương ứng với cấp xác: ∑ S ≤ Sđm.BU Trong đó: SVTH: TRẦN ANH TRUNG 61 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN o CHƯƠNG ∑S – tổng phụ tải BU tính VA gồm công suất tác dụng P công suất phản kháng Q: ∑S - = (∑ P ) + (∑ Q ) dc dc Chọn dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo theo hai yêu cầu: o Tổn thất điện áp (∆U) dây dẫn không lớn 0,5% điện áp định mức thứ cấp Độ sụt áp phần trăm: ∆U% = R I R S2 ∆U 100 = dd p 100 = dd ∑ 100 U2p 3.U 2 p U2 p Trong đó: • U2p – điện áp pha thứ cấp BU • I2p – dòng điện pha chạy cuộn thứ cấp BU • Rdd – điện trở dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo: Rdd =ρ ltt Fdd với: Fdd – tiết diện dây dẫn (mm2); ρ - điện trở suất vật liệu làm dây dẫn (Ωmm2/m), (ρCu = 0,0188 Ωmm2/m; ρAl = 0,0315 Ωmm2/m) Thường tính ngược lại để xác định tiết diện dây dẫn: Rdd ≤ ρ l 0,5 3.U 2 p maø Fdd = tt 100 ∑ S Rdd ⇒ Fdd ≥ ρ ltt 100.∑ S 1,5.U 22p o Đảm bảo độ bền với dây dẫn BI (FCu ≥ 1,5 mm2; FAl ≥ 2,5 mm2) - Chú ý: Khác với BI, góp phân đoạn góp đặt BU chung, phụ tải tất dụng cụ đo tất mạch nối vào góp phân đoạn trừ mạch máy điện (nếu có) có đặt BU riêng SVTH: TRẦN ANH TRUNG 62 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG 6.5.3 Chọn biến điện áp cấp 220 kV: - Điện áp định mức: m.BU = 220 kV - Phụ tải thứ cấp BU: STT Dụng cụ đo Kiểu Volt keá Walt keá Var keá Watt kế tự ghi Var kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tần số kế Tổng - Công suất (VA) 10 10 10 10 1.75 1.75 Cos ϕ 762 722 722/1 4377 4377 CA3Y CR3Y Số lượng 1 1 1 1 1 0.8 0.8 1 10 10 8 1.75 1.75 762 60.5 56.5 Tổng phụ tải thứ cấp BU: ∑S 12 = 56.52 + 12 = 57.76 VA Ta chọn BU có thông số sau: Điện áp định mức Kiểu VCU-245 - 6 S2ñm.BU ≥ 57.76 VA ⇒ - P (W) Q (Var) U1đm (kV) U2đm (V) Cấp xác 220/ 100/ 0.5 Công suất định mức (VA) 150 Chọn dây dẫn đồng có chiều dài từ BU đến đồng hồ đo l = 100 m o Dựa vào điều kiện độ sụt áp < 0,5% chọn tiết diện dây: ( 0.5 3.U 2 p 0.5 100 Rdd ≤ = 100 ∑ S 100 57.76 ) ⇒ Rdd ≤ 0.87 Ω Ta chọn dây đồng có ρ Cu = 0.0175 ( Ω /km) maø Sdd = SVTH: TRẦN ANH TRUNG ρ ltt Rdd ⇒ Sdd ≥ 0.0175 × 100 = 2.01 mm2 0.87 63 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG o Để đảm bảo độ bền cơ, chọn dây dẫn có tiết diện FCu ≥ 1.5 (mm2) Vậy ta chọn dây đồng Tiết diện(mm2) Đường kính (mm) 3.94 2.2 Điện trở 200C Khối lượng (kg/km) (r0) (Ω/km) 4.520 35 6.5.4 Choïn máy biến điện áp cấp 110 kV: - Điện áp định mức: m.BU = 110 kV - Phụ tải thứ cấp BU: STT Dụng cụ đo Kiểu Volt keá Walt keá Var keá Watt kế tự ghi Var kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tần số kế Tổng - Công suất (VA) 10 10 10 10 1.75 1.75 Cos ϕ 762 722 722/1 4377 4377 CA3Y CR3Y Số lượng 1 1 1 1 1 0.8 0.8 1 10 10 8 1.75 1.75 762 60.5 56.5 Tổng phụ tải thứ cấp BU: ∑S ⇒ - 6 12 = 56.52 + 122 = 57.76 VA S2đm.BU ≥ 57.76 VA Ta chọn BU có thông số sau: Điện áp định mức Kiểu VCU-123 - P (W) Q (Var) U1đm (kV) U2đm (V) Cấp xác 110/ 100/ 0,5 Công suất định mức (VA) 150 Chọn dây dẫn đồng có chiều dài từ BU đến đồng hồ đo l = 100 m o Dựa vào điều kiện độ sụt áp < 0,5% chọn tiết diện dây: SVTH: TRẦN ANH TRUNG 64 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG ( 0,5 3.U 2 p 0,5 100 Rdd ≤ = 100 ∑ S 100 57.76 maø Sdd = ρ ltt Rdd ⇒ Sdd ≥ ) ⇒ Rdd ≤ 0.87 Ω 0.0175 × 100 = 2.01 mm2 0.87 o Để đảm bảo độ bền cơ, chọn dây dẫn có tiết diện FCu ≥ 1.5 (mm2) Vậy ta chọn dây đồng Tiết diện(mm2) Đường kính (mm) 3.94 2.2 Điện trở 200C Khối lượng (kg/km) (r0) (Ω/km) 4.520 35 6.5.5 Choïn máy biến điện áp cấp 22 kV: - Do trạm 22 kV ta chọn thiết bị phân phối hợp (nhà máy chế tạo sẵn mạch bao gồm góp, máy cắt, dao cách ly, thiết bị bảo vệ, đo lường) nên ta không cần chọn biến điện áp cho cấp điện áp 6.6 CHỌN BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI) 6.6.1 Biến dòng điện: - Biến dòng thiết bị có nhiệm vụ biến đổi dòng điện có trị số cao I1 (dòng điện sơ cấp) mạch điện có điện áp cao dòng điện I2 (dòng điện thứ cấp) có trị số thích hợp 1A, 5A, 10A để cung cấp cho thiết bị đo lường dùng tự động bảo vệ relay - Các loại biến dòng đặc biệt: o Biến dòng kiểu vòng quấn o Biến dòng kiểu bậc cấp o Biến dòng thứ tự không o Biến dòng kiểu bù o Biến dòng kiểu lắp sẵn - Ưu điểm: o Tiêu chuẩn hoá việc chế tạo thiết bị đo lường bảo vệ o An toàn cho người thiết bị SVTH: TRẦN ANH TRUNG 65 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG - Đặc điểm: làm việc gần giống tình trạng ngắn mạch Cấm biến dòng làm việc không tải, nối tắt cuộn thứ cấp trước tháo tải khỏi cuộn thứ cấp biến dòng để tránh tượng điện áp 6.6.2 Cơ sở chọn biến dòng: - Biến dòng chọn theo điều kiện (riêng mạch): m.BI ≥ UHT; Iñm.BI ≥ Icb.max; Z2ñm.BI ≥ Z2Σ ≈ R2Σ 2 klđđ.I1đm ≥ ixk; (knh.Iđm) tnh ≥ BN; cấp xác Trong đó: o Z2đm.BI – phụ tải định mức theo tổng trở tương ứng với cấp xác cao tải nối vào BI Phụ tải định mức BI theo VA hay Ω tương ứng với cấp xác, cấp xác cao, phụ tải nhỏ o klđđ – bội số ổn định lực động điện: klđđ = o knh – bội số ổn định nhiệt: knh = I ldd I1dm I nh I1dm - Nếu bình thường dòng điện cực đại (Ibt.max) bé 0,7Iđm cưỡng đạt đến 1,2Iđm - Tổng trở BI cung cấp cho dụng cụ đo xác định theo pha lớn Gồm có tổng trở dụng cụ đo nối tiếp tổng trở dây dẫn từ nơi đặt BI đến dụng cụ đo Z2 = ∑Z dc + Rdd ≤ Z2đm.BI Trong đó: o Zdd – tổng trở dây dẫn (thường tính Rdd): Rdd =ρ ltt , với: Fdd – Fdd tiết diện dây dẫn (mm2); ρ - điện trở suất vật liệu làm dây dẫn (Ωmm2/m) (ρCu = 0.0175 Ωmm2/m) o ltt – chiều dài tính toán (m), phụ thuộc vào cách nối dây BI - Thường tính ngược để xác định tiết diện dây dẫn: SVTH: TRẦN ANH TRUNG 66 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG Rdd ≤ Z2đm.BI ⇒ Fdd ≥ sau: ∑Z dc maø Fdd = ρ ltt Rdd ρ ltt Z dm BI − ∑ Z dc Để đảm bảo độ bền cơ, tiết diện dây dẫn chọn phải không nhỏ trị số o Dây đồng: FCu ≥ 1,5 mm2 o Dây nhôm: FAl ≥ 2,5 mm2 - Nếu có dụng cụ đo điện (công tơ), để đảm bảo sai số điện áp rơi ( ∆ U) dùng: o Dây đồng: FCu ≥ 2,5 mm2 o Dây nhôm: FAl ≥ mm2 - Cấp xác BI dùng cho bảo vệ relay có yêu cầu riêng phụ tải bảo vệ relay không dùng chung với cuộn thứ cấp đồng hồ đo 6.6.3 Chọn biến dòng cấp điện áp 220 kV: Chọn biến dòng mắc hình Y, đặt pha - Điện áp định mức BI: m.BI ≥ 220 kV - Dòng điện định mức sơ cấp: Iđm.BI ≥ Icb.max Với: Icb.max = - Stram max = 3.U dm 80.5 = 0.21 kA ⇒ Iđm.BI ≥ 210 A 3.220 Xác định phụ tải thứ cấp BI: Tên dụng cụ Ampe kế Walt kế Var kế Walt kế tư ghi Công tơ Wh Var keá SVTH: TRẦN ANH TRUNG Pha A 5 10 0.525 0.275 67 Phụ tải (VA) Pha B 0 0 0.55 Pha C 5 10 0.525 0.275 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG Tổng cộng 23.8 3.55 23.8 - Pha A C mang tải nhiều S = 23.8 VA nên chọn làm phụ tải tính toán - Tổng trở dụng cụ đo lường: ∑Z dc S = I = dm BI 23.8 = 0.95 Ω 52 - Vì: Rdd + - Từ yêu cầu trên, ta chọn biến dòng có thông số sau: ∑Z ≤ Z2đm.BI nên tối thiểu Z2đm.BI phải lớn 0.95 Ω m (kV) Kiểu BI TΦ3M220B- - dc Iđm (A) Sơ cấp Thứ cấp 300 220 Cấp xác Z2đm (Ω ) Ilđđ (kA) Inh/tnh (kA/s) 0.5 1.2 25 9.8/3 Chọn dây dẫn đồng có chiều dài từ BI đến đồng hồ ño laø l = 100 m o Rdd ≤ Z2ñm.BI maø Fdd = ρ ltt Rdd ∑Z dc = 1,2 – 0.95 = 0.25 Ω ⇒ Fdd ≥ 0,0175 × 100 = mm2 0.25 Ilññ = - Kiểm tra ổn định lực động điện: - Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥ BN 25 =35.36 kA > ixk = 20.77 kA I2nh.tnh = 9.82 × =288.12 kA2s > BN = 8.162 × 0.12 = 7.99 kA2s Vậy biến dòng ta chọn hợp lý 6.6.4 Chọn biến dòng cấp điện áp 110 kV: - Điện áp định mức BI: m.BI ≥ 110 kV - Dòng điện định mức sơ cấp: Iđm.BI ≥ Icb.max Với: Icb.max = - S110 max 3.U dm = 50 = 0.26 A ⇒ Iđm.BI ≥ 260 A 3.110 Xác định phụ tải thứ cấp BI: Tên dụng cụ Ampe kế Walt keá Var keá SVTH: TRẦN ANH TRUNG Pha A 5 68 Phụ tải (VA) Pha B 0 Pha C 5 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi TỔNG QUAN CHƯƠNG Walt kế tư ghi Công tơ Wh Var kế Tổng cộng 10 0.525 0.275 23.8 0 0.55 3.55 10 0.525 0.275 23.8 - Pha A vaø C mang tải nhiều S = 23.8 VA nên chọn làm phụ tải tính toán - Tổng trở dụng cụ đo lường: ∑Z dc = S I = dm BI 23.8 = 0.95 Ω 52 - Vì: Rdd + - Từ yêu cầu trên, ta chọn biến dòng có thông số sau: dc ≤ Z2đm.BI nên tối thiểu Z2đm.BI phải lớn 0.95 Ω m (kV) Kiểu BI TΦ3M110B- - ∑Z Iđm (A) Sơ cấp Thứ cấp 400 110 Cấp xác Z2ñm (Ω ) Ilññ (kA) Inh/tnh (kA/s) 0.5 1.2 84 16/3 Chọn dây dẫn đồng có chiều dài từ BI đến đồng hồ đo l = 100 m o Rdd ≤ Z2đm.BI mà Fdd = ρ ltt Rdd ∑Z dc = 1.2 – 0.95 = 0.25 Ω ⇒ Fdd ≥ 0,0175 × 100 = mm2 0.25 - Kiểm tra ổn định lực động điện: Ilđđ = - Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥ BN × 84 =118.79 kA> ixk = 6.85 kA I2nh.tnh = 162 × = 768 kA2s > BN = 2.692 × 0.12 = 0.87 kA2s Vậy biến dòng ta chọn hợp lý 6.6.5 Chọn biến dòng cấp điện áp 22 kV: - Do trạm 22 kV ta chọn thiết bị phân phối hợp (nhà máy chế tạo sẵn mạch bao gồm góp, máy cắt, dao cách ly, thiết bị bảo vệ, đo lường) nên ta không cần chọn biến dòng cho cấp điện áp SVTH: TRẦN ANH TRUNG 69 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com TỔNG QUAN CHƯƠNG - SVTH: TRẦN ANH TRUNG 70 GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG download by : skknchat@gmail.com ... với thiết kế cần kết hợp hài hòa yêu cầu để tạo phương án tối ưu 1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP SẼ THIẾT KẾ Thiết kế trạm biến áp 220 / 110/ 22 kV có thông số sau: a Hệ thống: Trạm biến áp. .. chung: Trạm biến áp thiết kế gồm cấp điện áp 220 kV (cấp hệ thống), 110 kV 22 kV (cấp phụ tải) Trong cấp 110 kV phụ tải loại 22 kV phụ tải loại loại nên dùng máy biến áp làm máy biến áp cố điện... thường 500; 220 ; 110 kV, điện áp phía thứ cấp thường 110; 66; 35; 22; 15 kV - Trạm biến áp phân phối hay gọi trạm biến áp địa phương: nhận điện từ trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực)