CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MÁY BIẾN ÁP

CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MÁY BIẾN ÁP

SVTH: VI VĂN PHÚC

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1 Giới thiệu về hệ thống điện

Trong các hệ thống điện, trạm biến áp được dùng rất rộng rãi, làm nhiệm vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện áp sang lưới điện có điện áp , phục

vụ cho việc truyền tải và phân phối năng lượng điện Thường điện năng từ nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện phải qua 3 đến 4 lần biến áp Do vậy, công suất tổng của các trạm biến áp cũng lớn hơn công suất tổng của các máy phát trong nhà máy điện của HTĐ khoảng 3 đến 4 lần

Điện áp U1 được gọi là điện áp sơ cấp, U2 là điện áp thứ cấp Nếu U1>U2 ta

có trạm biến áp hạ áp và ngược lại U1<U2 ta có trạm biến áp tăng áp Điện áp định mức sơ cấp của các máy biến áp U1đm được chọn bằng điện áp định mức của mạng điện tương ứng Điện áp định mức thứ cấp U2đm của các máy biến áp thường được chọn bằng 1,05 đến 1,1 điện áp định mức của mạng điện tương ứng Trạm biến áp tăng áp làm nhiện vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện áp thấp lên lưới điện có điện áp cao hơn, phục vụ cho việc truyền tải điện đến các hộ tiêu thụ ở xa Người ta thường gặp các trạm biến áp tăng áp trong các nhà máy điện, làm nhiệm vụ truyền tải điện năng ở điện áp máy phát lên điện áp cao để truyền tải công suất của nhà máy điện vào hệ thống điện hoặc đến các phụ tải ở xa nhà máy Công suất cuả máy biến áp, số lượng và chuẩn loại của nó phụ thuộc công suất cần truyền tải, số cấp điện áp và chế độ làm việc của điểm trung tính của các lưới điện ở phía thứ cấp của trạm

Trạm biến áp hạ áp làm nhiệm vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện áp cao sang lưới điện có điện áp thấp, phục vụ cho việc phân phối và tiêu thụ năng lượng điện Trạm hạ áp được sử dụng rất nhiều trong các mạng điện và hộ tiêu thụ

 Hiện nay nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau đây :

- Cấp cao áp :

 500 kV dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền Bắc, Trung, Nam

 220 kV dùng cho mạng điện khu vực

SVTH: VI VĂN PHÚC

 110 kV dùng cho mạng điện phân phối

 Cấp trung áp :

- 22kV trung tính nối đất trực tiếp dùng cho mạng điện địa phương, cung cấp

cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cư

 Cấp hạ áp :

- 380/220 V dùng trong mạng hạ áp, trung tính nối đất trực tiếp

- Do lịch sử để lại hiện nay nước ta còn dùng 66, 35, 15, 10, và 6 kV

- Trong tương lai các cấp điện áp nêu trên sẽ được cải tạo để dùng thống nhất

cấp 22 kV

2 Các yêu cầu khi thiết kế

Mục đích chính của trạm cung cấp điện là phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn

đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép Ngoài ra phải đảm bảo

về kinh tế, an toàn … một phương án được xem là hợp lý khi thoả mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất loại phụ tải)

- Vốn đầu tư thấp

- An toàn cho người và thiết bị

- Thuận tiện sửa chữa vận hành

- Tuy nhiên những yêu cầu trên lại có mâu thuẫn với nhau nên khi thiết kế cần

kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra phương án tối ưu

II CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ NGHỊ:

1 Chọn cấp điện áp cho đường dây tải điện từ hệ thống về trạm biến áp

Chọn cấp điện áp cho đường dây tải điện từ hệ thống về trạm biến áp, tổng công suất cực đại đường dây cung cấp cho phụ tải của trạm biến áp:

SVTH: VI VĂN PHÚC

Cấp điện áp tính toán của đường dây được tính theo công thức kinh nghiệm Still:

√ √

Vậy chọn cấp điện áp tải điện 110 kV

2 Các phương án sơ đồ trạm

a Tổng quát về sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ liên lạc giữa các phần tử có cấp điện áp khác nhau, diễn

tả mối liên hệ giữa nguồn và tải

Chọn sơ đồ cấu trúc là một vấn đề quan trọng vì nó ảnh hưởng nhiều đến tính liên tục, an toàn cho phụ tải

b Yêu cầu của sơ đồ trạm

- Tính kinh tế

- Tính khả thi

- Đảm bảo độ tin cậy và an toàn

- Tính linh hoạt

- Tính phát triển và hiện đại

c Các phương án lựa chọn

 Phương án 1: Dùng hai máy biến áp hai cuộn dây 110/22 kV là phương án được

sử dụng nhiều vì tính đảm bảo liên tục cấp điện cao

 Ưu điểm:

- Độ tin cậy cao

- Khi một máy biến áp bị sự cố máy còn lại vẫn có khả năng cung cấp điện cho phụ tải

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng

SVTH: VI VĂN PHÚC

 Khuyết điểm:

- Số lượng máy biến áp nhiều, tổn thất điện năng khá lớn

H.1.1: Sơ đồ phương án hai máy biến áp

 Phương án 2: Dùng ba máy biến áp hai cuộn dây 110/22 kV phương án này ít được sử dụng hơn phương án 1 vì chi phí đầu tư cao, diện tích xây dựng tăng, phức tạp trong việc lắp đặt

 Ưu điểm:

- Độ tin cậy cao

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng

 Khuyết điểm:

- Số lượng máy biến áp nhiều, tổn thất điện năng khá lớn

- Cần đầu tư ban đầu lớn

SVTH: VI VĂN PHÚC

- Diện tích xây lắp lớn

H.1.2: Sơ đồ phương án ba máy biến áp

III CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 1:

SVTH: VI VĂN PHÚC

H.1.3: Sơ đồ trạm biến áp sử dụng hai MBA 25 MVA

1 Xây dựng đồ thị phụ tải

Thông số phụ tải hạ áp:

P(MW) 8,4 8,4 8,4 8,4 11,2 14 16,8 16,8 16,8 16,8 19,6 19,6 Q(MVAr) 6,3 6,3 6,3 6,3 8,4 10,5 12,6 12,6 12,6 12,6 14,7 14,7 S(MVA) 10,9 10,9 10,9 10,9 14,4 17,9 21,4 21,4 21,4 21,4 24,9 24,9

P(MW) 16,8 16,8 16,8 19,6 22,4 22,4 28 28 16,8 11,2 11,2 8,4

SVTH: VI VĂN PHÚC

Q(MVAr) 12,6 12,6 12,6 14,7 16,8 16,8 21 21 12,6 8,4 8,4 6,3 S(MVA) 21,4 21,4 21,4 24,9 28,4 28,4 35,4 35,4 21,4 14,4 14,4 10,9

H.1.4: Đồ thị phụ tải phía 22 kV

- Tính và phía hạ

S(MVA) 10,9 10,9 10,9 10,9 14,4 17,9 21,4 21,4 21,4 118,81 118,81 118,81 118,81 207,36 320,41 457,96 457,96 457,96

S(MVA) 21,4 24,9 24,9 21,4 21,4 21,4 24,9 28,4 28,4 457,96 620,01 620,01 457,96 457,96 457,96 620,01 806,56 806,56

SVTH: VI VĂN PHÚC

1253,16 1253,16 457,96 207,36 207,36 118,81

Tổng

11179,689

- Thời gian sử dụng công suất cực đại phía hạ:

∑

- Thời gian tổn thất công suất cực đại phía hạ:

∑

2 Sơ bộ chọn công suất máy biến áp

- Công suất máy biến áp chọn theo điều kiện quá tải sự cố Khi một máy biến áp bị

sự cố, máy còn lại cho phép quá tải 1,4 lần

- Công suất định mức tính toán:

- Ta chọn máy biến áp có số liệu sau:

- Công suất định mức: 25 MVA

- Công suất ngắn mạch: 63 kW

- Phần trăm điện áp ngắn mạch : 9,5%

SVTH: VI VĂN PHÚC

- Tổn hao không tải: 24 kW

Chọn MBA theo PL4.7 sách HDDAMHD1 Thiết Kế Mạng Điện của thầy Hồ Văn Hiến trang 135

3 Kiểm tra quá tải sự cố

H.1.5: Đồ thị phụ tải phía 22 kV

- Hệ số trước quá tải 10 giờ:

SVTH: VI VĂN PHÚC

√∑

∑

√∑

√

: là khoảng thời gian 10h trước quá tải

- Hệ số sau quá tải 10 giờ:

22 0,576000 0,331776

23 0,576000 0,331776

24 0,436000 0,190096

1 0,436000 0,190096

2 0,436000 0,190096

3 0,436000 0,190096

4 0,436000 0,190096

5 0,576000 0,331776

6 0,716000 0,512656

SVTH: VI VĂN PHÚC

√∑

∑

√∑

√

: là khoảng thời gian 10h sau quá tải

- Hệ số lúc quá tải:

17 1.136000 1,290496

18 1,136000 1,290496

19 1,416000 2,005056

20 1,416000 2,005056

√∑

∑

√ : là các khoảng thời gian lúc quá tải

4 Tổn thất điện năng trong trạm

- Tổn thất điện năng trong trạm trong một năm:

(

)

(

)

- Tính tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải:

∑ (

)

SVTH: VI VĂN PHÚC

1 0,436000 0,190096

2 0,436000 0,190096

3 0,436000 0,190096

4 0,436000 0,190096

5 0,576000 0,331776

6 0,716000 0,512656

7 0,856000 0,732736

8 0,856000 0,732736

9 0,856000 0,732736

10 0,856000 0,732736

11 0,996000 0,992016

12 0,996000 0,992016

13 0,856000 0,732736

14 0,856000 0,732736

15 0,856000 0,732736

16 0,996000 0,992016

17 1,136000 1,290496

18 1,136000 1,290496

19 1,416000 2,005056

20 1,416000 2,005056

21 0,856000 0,732736

SVTH: VI VĂN PHÚC

22 0,576000 0,331776

23 0,576000 0,331776

24 0,436000 0,190096

∑ (

)

- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 ngày:

∑ (

)

- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 năm:

- Tổn hao sắt trong vòng 1 năm:

Kết luận: Tổn thất điện năng theo thời gian đặc trưng và theo đồ thị phụ tải là phù hợp

IV CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 2

SVTH: VI VĂN PHÚC

H.1.6: Sơ đồ trạm biến áp sử dụng 3 MBA 12,5 MVA

1 Xây dựng đồ thị phụ tải

- Thông số phụ tải hạ áp:

P(MW) 8,4 8,4 8,4 8,4 11,2 14 16,8 16,8 16,8 16,8 19,6 19,6 Q(MVAr) 6,3 6,3 6,3 6,3 8,4 10,5 12,6 12,6 12,6 12,6 14,7 14,7 S(MVA) 10,9 10,9 10,9 10,9 14,4 17,9 21,4 21,4 21,4 21,4 24,9 24,9

SVTH: VI VĂN PHÚC

P(MW) 16,8 16,8 16,8 19,6 22,4 22,4 28 28 16,8 11,2 11,2 8,4 Q(MVAr) 12,6 12,6 12,6 14,7 16,8 16,8 21 21 12,6 8,4 8,4 6,3 S(MVA) 21,4 21,4 21,4 24,9 28,4 28,4 35,4 35,4 21,4 14,4 14,4 10,9

H.1.7: Đồ thị phụ tải phía 22 kV

2 Sơ bộ chọn công suất máy biến áp

- Công suất định mức tính toán:

- Chọn máy biến áp có số liệu sau:

- Công suất định mức: 12,5 MVA

- Tổn thất ngắn mạch: 45 kW

- Phần trăm điện áp ngắn mạch 9,4 %

SVTH: VI VĂN PHÚC

- Tổn hao không tải: 15 kW

3 Kiểm tra quá tải sự cố

H.1.8: Đồ thị phụ tải phía 22 kV

- Hệ số trước quá tải 10 giờ:

7 0,856000 0,732736

8 0,856000 0,732736

9 0,856000 0,732736

10 0,856000 0,732736

11 0,996000 0,992016

12 0,996000 0,992016

13 0,856000 0,732736

SVTH: VI VĂN PHÚC

14 0,856000 0,732736

15 0,856000 0,732736

16 0,996000 0,992016

√∑

∑

√∑

√

: là khoảng thời gian 10h trước quá tải

- Hệ số sau quá tải 10 giờ:

21 0,856000 0,732736

22 0,576000 0,331776

23 0,576000 0,331776

24 0,436000 0,190096

1 0,436000 0,190096

2 0,436000 0,190096

3 0,436000 0,190096

4 0,436000 0,190096

5 0,576000 0,331776

6 0,716000 0,512656

√∑

∑

√∑

√

: là khoảng thời gian 10h sau quá tải

SVTH: VI VĂN PHÚC

- Hệ số lúc quá tải:

17 1,136000 1,290496

18 1,136000 1,290496

19 1,416000 2,005056

20 1,416000 2,005056

√∑

∑

√ : là các khoảng thời gian lúc quá tải

4 Tổn thất điện năng trong trạm biến áp

- Tổn thất điện năng trong trạm trong một năm:

(

)

(

)

- Tính tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải

∑ (

)

1 0,872000 0,760384

2 0,872000 0,760384

SVTH: VI VĂN PHÚC

3 0,872000 0,760384

4 0,872000 0,760384

5 1,152000 1,327104

6 1,432000 2,050624

7 1,712000 2,930944

8 1,712000 2,930944

9 1,712000 2,930944

10 1,712000 2,930944

11 1,992000 3,968064

12 1,992000 3,968064

13 1,712000 2,930944

14 1,712000 2,930944

15 1,712000 2,930944

16 1,992000 3,968064

17 2,272000 5,161984

18 2,272000 5,161984

19 2,832000 8,020223

20 2,832000 8,020223

21 1,712000 2,930944

22 1,152000 1,327104

23 1,152000 1,327104

24 0,872000 0,760384

∑ (

)

- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 ngày:

SVTH: VI VĂN PHÚC

∑ (

)

- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 năm:

- Tổn hao sắt trong vòng 1 năm: