Tài liệu Đồ án thết kế trạm biến áp 220 ppt

TOÅNG QUAN CHÖÔNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 4 LỜI CẢM ƠN Em chân thành cảm ơn Thầy Lê Đình Lương đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án môn học này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Thầy- Trần Thanh Sơn cùng các thầy cô trong khoa Điện-Điện tử đã giảng dạy, truyền đạt và trang bị kiến thức cho em trong suốt thời gian em học ở Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh để hoàn thành đồ án môn học này. Trong quá trình làm đồ án môn học, do thời gian hạn chế nên đề tài em hoàn thành sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong các Thầy-Cô thông cảm bỏ qua và chỉ dẫn thêm cho em. Em xin lắng nghe và tiếp thu những ý kiến đóng góp từ Thầy- Cô. Người thực hiện Trần Anh Trung TOÅNG QUAN CHÖÔNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 5 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 và trạm biến áp Tác giả: HÙYNH NHƠN - Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Tác giả: NGUYỄN HỮU KHẢI - Hướng dẫn thiết kế đồ án Cung cấp điện Tác giả: PHAN THỊ THU VÂN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 6 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 7 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1.1 Khái niệm: Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất trong hệ thống điện. Nó có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cấp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền tải và cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ. Trạm biến áp tăng áp nâng điện áp lên cao để truyền tải đi xa, ngược lại trạm biến áp hạ áp giảm điện áp xuống thấp thích hợp để cấp cho các phụ tải tiêu thụ. 1.1.2 Phân loại: Trạm biến áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng của trạm. a. Theo điện áp thì có hai loại: - Trạm tăng áp: thường đặt ở những nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải đi xa. - Trạm hạ áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ thống truyền tải rồi giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ. b. Theo mức độ quy mô của trạm biến áp, người ta chia thành hai loại: - Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực: thường có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho một khu vực phụ tải lớn ở các vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn, … Điện áp ở phía sơ cấp thường là 500; 220; 110 kV, điện áp phía thứ cấp thường là 110; 66; 35; 22; 15 kV. - Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp đòa phương: nhận điện từ các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư, … qua các đường dây phân phối. c. Theo cấu trúc xây dựng thì có hai loại sau: - Trạm biến áp ngoài trời: Phù hợp với các trạm khu vực và trạm đòa phương có công suất lớn. TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 8 - Trạm biến áp trong nhà: Phù hợp với các trạm đòa phương và các nhà máy có công suất nhỏ. 1.1.3 Các thành phần chính của trạm biến áp: - Máy biến áp trung tâm. - Hệ thống thanh 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 khi thiết kế trạm biến áp: - Trạm biến áp nên đặt gần các phụ tải. - Thuận tiện giao thông để dễ dàng chuyên chở các thiết bò xây dựng trạm. - Không nên đặt ở các trung tâm thành phố vì sẽ làm tăng chi phí đầu tư cũng như làm mất mỹ quan đô thò. - Nên đặt trạm ở những nơi khô ráo, tránh những khu vực ẩm ướt hoặc mực nước ngầm cao hơn đáy móng. - Tránh đặt trạm ở các vùng đất dễ sạt lở. - Tránh xa các khu vực dễ cháy nổ. Tóm lại: Việc chọn vò trí cố đònh đặt trạm biến áp là khá quan trọng vì nó sẽ quyết đònh về chi phí, tính an toàn và thuận tiện khi vận hành. 1.2.2 Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp: - Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ là phải đảm bảo đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép. Ngoài ra phải đảm bảo về mặt kinh tế, an toàn, … một phương án được xem là hợp lý khi thỏa mãn các yêu cầu sau: o Đảm bảo chất lượng điện năng. o Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất loại phụ tải). o Vốn đầu tư thấp. o An toàn cho người và thiết bò. TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 9 o Thuận tiện sửa chữa, vận hành. o Có tính khả thi. - Tuy nhiên những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau do đó khi thiết kế cần kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra 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 các thông số như sau: a. Hệ thống: Trạm biến áp được nối với hệ thống có các thông số như sau: - Công suất hệ thống: S HT = 2000 MVA. - Điện kháng hệ thống: x HT = 0,35 - Cung cấp điện cho trạm bằng hai đường dây dài = 35 km b. Phụ tải khu dân cư 220 kV: Phụ tải khu dân cư 220 kV có các thông số như sau: - Công suất: S max = 80 MVA - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,85 - Số đường dây: 4 - Đồ thò phụ tải ở cấp 220 kV như sau: c. Phụ tải khu nhà máy 110 kV: S% 0 20 40 60 80 100 h 4 8 14 12 16 20 24 TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 10 Phụ tải khu nhà máy 110 kV có các thông số như sau: - Công suất: S max = 50 MW - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,80 - Số đường dây: 2 - Đồ thò phụ tải ở cấp 110 kV như sau: d. Phụ tải khu nơng nghiệp 22 kV: Phụ tải khu nơng nghiệp 22 kV có các thông số như sau: - Công suất: S max = 30 MW - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,80 - Số đường dây: 4 - Đồ thò phụ tải ở cấp 22 kV như sau: S% 0 20 40 60 80 100 h 4 8 14 12 16 20 24 TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 11 e. Tự dùng của trạm biến áp: Tự dùng của trạm có các thông số như sau: - Công suất: S max = 0,5 MVA - Hệ số công suất: cos ϕ = 0,80 S% 0 20 40 60 80 100 h 4 8 14 12 16 20 24 TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 12 CHƯƠNG 2 TỔNG HP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI Tổng hợp đồ thò phụ tải là cộng hai hay nhiều đồ thò phụ tải ở các cấp điện áp do trạm biến áp cung cấp điện. Phụ tải này bao gồm cả phần tổn hao trong truyền tải (qua máy biến áp) và phần tự dùng phục vụ cho việc sản xuất và truyền tải điện năng. Tự dùng của trạm biến áp không phụ thuộc hoàn toàn vào công suất của trạm biến áp mà chủ yếu phụ thuộc vào trạm biến áp có hay không có người trực thường xuyên và vào hệ thống làm mát của máy biến áp (làm mát tự nhiên, quạt gió, hệ thống bơm dầu, nước tuần hoàn cưỡng bức, …). Để tổng hợp đồ thò phụ tải có thể dùng phương pháp vẽ tổng hợp các đồ thò phụ tải đã cho hay thành lập bảng tổng hợp đồ thò phụ tải theo phương pháp lập bảng cho P và Q tính S nếu cosϕ khác nhau. 2.1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CẤP 220 kV Thơntg số cấp 220 kV: S max = 80 (MVA) cos ϕ = 0.85  tg ϕ = 0.62 Số đường dây: 4 x 10 km U đm = 220 KV S% 0 20 40 60 80 100 h 4 8 14 12 16 20 24 TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 SVTH: TRẦN ANH TRUNG GVHD: LÊ ĐÌNH LƯƠNG 13 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 của cấp 220 kV ta tính được các giá trò sau: STT Thời gian (h) S% S (MVA ) P (MW) Q (MVAR) 1 0 (h) -> 4 (h) 60 48 40.80 25.30 2 4 (h) -> 8 (h) 80 64 54.4 33.73 3 8(h) ->12(h) 80 64 54.4 33.73 4 12(h) ->14(h) 80 64 54.4 33.73 5 14(h) ->16(h) 80 64 54.4 33.73 6 16(h) ->20(h) 100 80 68 42.16 7 20(h) ->24(h) 80 64 54.4 33.73 Với S = 100 % max i SS × ; P = S i x cos ϕ ; Q = P i x tg ϕ 2.2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CẤP 110 kV Thơntg số cấp 110 kV: S max = 50 (MVA) cos ϕ = 0.80  tg ϕ = 0.75 Số đường dây: 2 x 15 km U đm = 110 KV P = S x cos ϕ = 50 x 0.80 = 40 (MW) Q = P x tg ϕ = 40 x 0.75 = 30 (MVar) - Từ thông số của cấp 110 kV ta tính được các giá trò sau: STT Thời gian (h) S% S (MVA ) P (MW) Q (MVAR) 1 0 (h) -> 4 (h) 60 30 24 18 S% 0 20 40 60 80 100 h 4 8 14 12 16 20 24 [...]... khi chọn lựa máy biến áp cần chú ý đến khả năng quá tải và tuổi thọ của máy biến áp SVTH: TR N ANH TRUNG 17 GVHD: LÊ ÌNH LƯƠNG TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 3 CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC 3.1 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ CẤU TRÚC - Sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn, tải và hệ thống điện - Đối với trạm biến áp nguồn thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đến trạm biến áp, có nhiệm vụ... CHƯƠNG 4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT TRONG MÁY BIẾN ÁP 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG - Máy biến áp là thiết bò truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện áp khác Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 110, 220, 500 kV,… thường qua máy biến áp tăng áp lên điện áp tương ứng - Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp... phụ tải, tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy biến áp vì phụ tải tăng Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn công suất tối ưu thỏa mãn tất cả các điều kiện đã nêu trên - Máy biến áp hiện nay có nhiều loại: o Máy biến áp một pha, ba pha o Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây o Máy biến áp có cuộn dây phân chia o Máy biến áp tự ngẫu... thiết kế trạm biến áp ta đưa ra nhiều phương án khả thi trên cơ sở phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án; so sánh điều kiện kỹ thuật – kinh tế rồi chọn phương án tối ưu 3.2 CHỌN SỐ LƯNG MÁY BIẾN ÁP Chọn số lượng máy biến áp cho cho từng cấp điện áp của trạm phải căn cứ vào những điều kiện: độ tin cậy cung cấp điện, công suất của phụ tải cần cung cấp và tính kinh tế Do đó, ta có các phương án chọn... 3.2.2 Hai máy biến áp: - Là phương án được sử dụng nhiều nhất vì tính đảm bảo liên tục cung cấp điện cao Phương án thường được thiết kế khi: o Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống o Khi không có một máy biến áp lớn phù hợp với phụ tải o Không có khả năng chuyên chở và xây lắp một máy biến áp lớn 3.2.3 Ba máy biến áp: - Phương án này chỉ được sử dụng khi không có hai máy biến áp phù hợp hoặc trạm đã xây... máy biến áp hai cuộn dây 220/ 110 kV 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/ 22 kV SVTH: TR N ANH TRUNG 22 GVHD: LÊ ÌNH LƯƠNG TỔNG QUAN - CHƯƠNG 1 Ưu điểm: o Độ tin cậy cao o Đảm bảo cung cấp điện liên tục o Cấu trúc rõ ràng o Phụ tải mỗi cấp chỉ qua một lần máy biến áp - Khuyết điểm: o Số lượng máy biến áp nhiều o Vốn đầu tư lớn o Tổn thất điện năng lớn o Khó chọn được máy biến áp 220/ 22 kV 3.3.2.4 Phương án. .. điện áp thứ i (110 KV, 22 KV) Qi : Công suất phản kháng ở cấp điện áp thứ i (110 KV, 22 KV) Si : Công suất biểu kiến ở cấp điện áp thứ i (110 KV, 22 KV) Sj : Công suất biểu kiến toàn trạm ở khoảng thời gian thứ j SVTH: TR N ANH TRUNG 15 GVHD: LÊ ÌNH LƯƠNG TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 Thông thường, trạm biến áp còn có hệ số tự dùng Tự dùng của trạm biến áp không phụ thuộc hoàn toàn vào công suất của trạm biến áp. .. biến áp ba cuộn dây - Khuyết điểm: o Khó chọn máy biến áp có công suất phù hợp o Công suất lớn kéo theo kích thước và trọng lượng máy biến áp lớn có thể gặp khó khăn khi vận chuyển và lắp đặt o Do mạng cao áp và trung áp trực tiếp nối đất và có sự liên hệ về điện giữa cuộn cao và cuộn trung trong máy biến áp nên phải có chống sét van bố trí ở đầu vào ra máy biến áp 3.3.2.2 Phương án 2: Dùng 2 máy biến. .. phân chia o Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha o Máy biến áp tăng áp, hạ áp o Máy biến áp có và không có điều áp dưới tải - Máy biến áp lại do nhiều nước chế tạo theo tiêu chuẩn khác nhau, điều kiện làm việc cũng có thể khác nhau khi thiết kế cũng cần chú ý khía cạnh này 4.1.2 Hệ thống làm mát máy biến áp: - Có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp làm mát yêu cầu điều kiện vận hành nhất đònh, khi không... theo kích thước và trọng lượng máy biến áp lớn có thể gặp khó khăn khi vận chuyển 3.3.3 NHẬN XÉT - Phương án 1 và 4 đơn giản vì chỉ sử dụng hai máy biến áp nên nhìn sơ bộ sẽ tổn hao điện năng nhỏ hơn 2 phương án còn lại, hơn nữa khi sử dụng ít máy biến áp thì số lượng máy cắt sẽ ít và diện tích trạm sẽ nhỏ - Phương án 2 sử dụng bốn máy biến áp nên sẽ tốn nhiều diện tích trạm, chi phí cao Mặt khác, phụ . - SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TRẠM Tài liệu tham khảo: - Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Tác giả: HÙYNH NHƠN - Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Tác. thiết kế cần kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra phương án tối ưu. 1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP SẼ THIẾT KẾ Thiết kế trạm biến áp 220/ 110/22