Thiết kế trạm biến áp 110KV/22KV và đường dây truyền tải phân phối

Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trong quá trình sản xuất. Sự phát triển của kinh tế - xã hội đi đôi với việc phát triển mạng lưới điện và thậm chí là phải đi trước một bước. Quá trình xây dựng, phát triển và hoàn thiện hệ thống điện chiếm một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Thiết kế mạng điện và trạm biến áp là vấn đề rất quan trọng trong hệ thống điện, đòi hỏi người thiết kế không những phải nắm vững các kiến thức cơ bản về điện đã học mà còn phải nổ lực nghiên cứu các vấn đề có liên quan như: sự phát triển kinh tế, phát triển dân cư, vị trí địa lý, đặc điểm xã hội và phương thức vận hành sao cho hiệu quả nhất… Nhận thấy tầm quang trọng của việc thiết kế và vận hành hệ thống điện nên em đã chọn đề tài “ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV VÀ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI ” . Đề tài “THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV VÀ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI” nhằm mục đích tìm hiểu về cách thức xây dựng, lắp đặt một trạm biến áp đồng thời tìm hiểu thêm về một số thiết bị hiện nay đang sử dụng rộng rãi trong hệ thống cung cấp điện. Nội dung đề tài gồm có 2 phần : Phần I: Thiết kế trạm biến áp 110/22 kV Xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp-Chọn phương án sơ đồ trạm-Tính toán ngắn mạch-Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện-Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt, tính toán vận hành đường dây và trạm. Phần II: Thiết kế đường dây phân phối Chọn dây dẫn-Các chỉ tiêu kinh tế-Bù công suất kháng-Tính ngắn mạch và phối hợp bảo vệ-Thiết kế trạm phân phối 22/0,4 kV.

Trang 1

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trong quá trình sản xuất Sự phát triển của kinh tế - xã hội đi đôi với việc phát triển mạng lưới điện và thậm chí là phải đi trước một bước Quá trình xây dựng, phát triển và hoàn thiện hệ thống điện chiếm một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Thiết

kế mạng điện và trạm biến áp là vấn đề rất quan trọng trong hệ thống điện, đòi hỏi người thiết

kế không những phải nắm vững các kiến thức cơ bản về điện đã học mà còn phải nổ lực nghiên cứu các vấn đề có liên quan như: sự phát triển kinh tế, phát triển dân cư, vị trí địa lý, đặc điểm xã hội và phương thức vận hành sao cho hiệu quả nhất… Nhận thấy tầm quang

trọng của việc thiết kế và vận hành hệ thống điện nên em đã chọn đề tài “ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV VÀ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI ”

Đề tài “THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV VÀ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI”

nhằm mục đích tìm hiểu về cách thức xây dựng, lắp đặt một trạm biến áp đồng thời tìm hiểu thêm về một số thiết bị hiện nay đang sử dụng rộng rãi trong hệ thống cung cấp điện Nội dung đề tài gồm có 2 phần :

Phần I: Thiết kế trạm biến áp 110/22 kV

Xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp-Chọn phương án sơ đồ trạm-Tính toán ngắn Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện-Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt, tính toán vận hành đường dây và trạm

mạch-Phần II: Thiết kế đường dây phân phối

Chọn dây dẫn-Các chỉ tiêu kinh tế-Bù công suất kháng-Tính ngắn mạch và phối hợp bảo Thiết kế trạm phân phối 22/0,4 kV

Trang 2

vệ-DANH SÁCH HÌNH VẼ

H.1.1: Sơ đồ phương án hai máy biến áp 7

H.1.2: Sơ đồ phương án ba máy biến áp 8

H.1.3: Sơ đồ trạm biến áp sử dụng hai MBA 25 MVA 9

H.1.4: Đồ thị phụ tải phía 22 kV 10

H.1.6: Sơ đồ trạm biến áp sử dụng 3 MBA 12,5 MVA 17

H.3.1: Sơ đồ điện kháng của phương án 1 29

H.4.1: Sơ đồ đấu nối các dụng cụ đo lường 57

H.4.2: Sơ đồ nguyên lý các dụng cụ đo lường 57

H.5.1: Sơ đồ thay thế đường dây và trạm biến áp 63

H.5.2: Sơ đồ thay thế hình π với đầu phân áp đã chọn 70

H.5.3: Sơ đồ thay thề đường dây và trạm biến áp lúc sự cố đường dây 80

H.5.4: Sơ đồ thay thế đường dây và trạm khi sự cố một MBA 86

H.5.5: Sơ đồ thay thế hình π với đầu phân áp đã chọn 92

H.6.1: Sơ đồ đường dây chính và trạm phân phối 108

H.8.1: Sơ đồ đường dây và trạm phân phối lúc phụ tải max có bù công suất phản kháng 137

H.8.2: Sơ đồ đường dây và trạm phân phối lúc phụ tải max có bù công suất phản kháng 142

Trang 3

H.9.2: Sơ đồ đường dây và trạm phân phối lúc phụ tải min có bù công suất phản

kháng 168

H.9.3: Sơ đồ đường dây và trạm phân phối lúc phụ tải min có bù công suất phản kháng 173

H.10.1: Sơ đồ tính ngắn mạch tại các nút 194

H.10.2: Sơ đồ tổng kết kết quả tính ngắn mạch tại các nút 209

H.10.3: Đặc tính cầu chì 211

H.11.1: Sơ đồ ngắn mạch tại các nút 213

H.12.1: Đồ thị phụ tải phía hạ áp 236

H.12.2: Sơ đồ nguyên lý biến áp > 300 kVA, đo đếm trung thế 240

H.12.3: Sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch 241

H.12.4: Hình vẽ mặt trước và mặt bên trạm giàn, công suất ≤ 400 kVA đo đếm trung thế 247

H.13.1: Sơ đồ đường dây và trạm khi chưa đặt FCO và dao cách ly phân đoạn 251

H.13.2: Sơ đồ đường dây và trạm khi đặt FCO tại các mạch nhánh MBA 253

H.13.2: Sơ đồ đường dây và trạm khi đặt FCO tại các mạch nhánh MBA và dao cách ly phân đoạn 261

Trang 4

MỤC LỤC

Trang bìa

Nhiệm vụ luận văn i

Lời cảm ơn ! ii

Tóm tắt luận văn iii

Danh sách hình vẽ iv

Mục lục vi

PHẦN 1: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 1

SỐ LIỆU BAN ĐẦU: 3

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MÁY BIẾN ÁP 4

I TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 4

II CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ NGHỊ: 5

III CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 1: 8

IV CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 2 16

CHƯƠNG 2: TÍNH KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM 24

I MỞ ĐẦU 24

II PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM CỦA PHƯƠNG ÁN 1: 24

III PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM CỦA PHƯƠNG ÁN 2: 25

IV KẾT LUẬN 26

CHƯƠNG 3: TÍNH NGẮN MẠCH 27

I MỞ ĐẦU 27

1 KHAI NIỆM 27

II THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỆN KHÁNG 28

Trang 5

III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 30

IV DÒNG ĐIỆN BÌNH THƯỜNG VÀ DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC 30

CHƯƠNG 4: CHỌN KHÍ CỤ VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN 33

I GIỚI THIỆU 33

II CHỌN KHÍ CỤ VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN DIỆN PHÍA 110 KV 37

III CHỌN KHÍ CỤ VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN PHÍA 22 KV 45

IV TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 57

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM 60

I MỞ ĐẦU 60

II TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MAX BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 63

III TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM LÚC PHỤ TẢI MAX BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY 65

IV CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP LÚC BÌNH THƯỜNG MAX 68

V TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MAX, SỰ CỐ ĐƯỜNG DÂY BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 78

VI TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM LÚC PHỤ TẢI MAX, SỰ CỐ ĐƯỜNG DÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY, CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP 79

VII TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MAX, SỰ CỐ MỘT MÁY BIẾN ÁP BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 85

VIII TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM LÚC PHỤ TẢI MAX, SỰ CỐ MỘT MBA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY 86

IX CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP LÚC SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP 90

PHẦN 2: THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 105

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY CHÍNH VÀ CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 106

I MỞ ĐẦU 106

II CHỌN TIẾT DIỆN CHO ĐƯỜNG DÂY CHÍNH 108

III CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI HẠ ÁP 110

Trang 6

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA ĐƯỜNG

DÂY LÚC PHỤ TẢI CỰC ĐẠI 112

I MỞ ĐẦU 112

II TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MAX TRƯỚC KHI BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 112

III TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY TRƯỚC KHI BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG 116

CHƯƠNG 8: BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG LÚC PHỤ TẢI CỰC ĐẠI 137

I MỞ ĐẦU 137

II TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MAX CÓ BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 137

III TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY SAU KHI BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG 142

IV GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG 162

V CÁC TIÊU CHUẨN KINH TẾ CỦA ĐƯỜNG DÂY 162

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN LÚC PHỤ TẢI CỰC TIỂU 165

I MỞ ĐẦU 165

II PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MIN, KHÔNG BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG DÙNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 165

III TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI MIN CÓ BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 168

IV TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY SAU KHI BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG 173

CHƯƠNG 10: TÍNH NGẮN MẠCH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 193

I MỞ ĐẦU 194

II TÍNH NGẮN MẠCH VỚI ZF = 0 194

III TÍNH NGẮN MẠCH VỚI ZF= 10 Ω = 2,066 PU 202

IV TỔNG KẾT KẾT QUẢ TÍNH NGẮN MẠCH 209

V CHỌN CHÌ FCO BẢO VỆ ĐƯỜNG NHÁNH RẼ VÀ MÁY BIẾN ÁP 209

Trang 7

CHƯƠNG 11: TÍNH NGẮN MẠCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TAY

212

I SỐ LIỆU BAN ĐẦU 212

II TÍNH NGẮN MẠCH NÚT 1 ĐẦU ĐƯỜNG DÂY 213

III TÍNH NGẮN MẠCH NÚT CUỐI ĐƯỜNG DÂY 220

IV TÍNH NGẮN MẠCH NÚT HẠ ÁP MÁY BIẾN ÁP CUỐI ĐƯỜNG DÂY (NÚT 19)

226

CHƯƠNG 12: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI HẠ ÁP 22/0,4 KV 233

II ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VÀ CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 234

III TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ TÌNH TRẠNG ĐIỆN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP

237

IV SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM 239

V TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 241

VI CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁP 243

VII TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT TRẠM 245

VIII BẢNG THỐNG KÊ VẬT LIỆU 248

CHƯƠNG 13: TÍNH ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 250

II KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 251

III TỔNG KẾT ĐỘ TIN CẬY CỦA 3 DẠNG SƠ ĐỒ 271

Trang 8

PHẦN 1: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

1 Đường dây nối từ hệ thống đến trạm biến áp

- 2 đường dây dài 40 km

- Công suất ngắn mạch tại thanh cái hệ thống: 𝑆𝑁= 10000 𝑀𝑉𝐴

2 Số đường dây cao áp từ thanh cái cao áp của trạm đến các trạm khác

- Giới thiệu trạm thiết kế

- Xây đựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp

- Chọn cấp điện áp tải điện từ hệ thống về trạm

- Các phương án sơ đồ trạm – Chọn số lượng và công suất máy biến áp

Trang 9

- Chọn dây cho các đường cao áp, trung áp, lộ ra hạ áp, các dây dẫn trong trạm

- Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt

- Tính toán vận hành đường dây và trạm

Trang 10

SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

- Điện áp phía cao áp: 𝑈đ𝑚,𝑐𝑎𝑜 = 110 𝑘𝑉

- Điện áp phía hạ áp: 𝑈đ𝑚,𝑐𝑎𝑜= 22 𝑘𝑉

- Công suất ngắn mạch phía hệ thống: 10000 MVA

- Số đường dây cao áp nối với hệ thống: 2 đường

- Chiều dài đường dây: 𝑙𝑑𝑑ℎ𝑡= 40 𝑘𝑚

- Số đường dây xuất phát từ thanh cái hạ áp: 6 đường

- Tổng công suất các đường dây hạ áp: 28 MW với hệ số công suất 0,8

- Thông số phụ tải phía điện hạ áp:

- Công suất tự dùng: 0,4 MVA

- Công suất cơ bản: 100 MVA

- Điện áp trung bình phía cao: 110 kV

- Điện áp trung bình phía hạ: 22 kV

Trang 11

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 U1 sang lưới điện có điện áp U2, 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

Trang 12

 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:

𝑃𝑡𝑜𝑛𝑔= 28 𝑀𝑊

Trang 13

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

𝑈 = 4,34𝑥√𝑙𝑑𝑑ℎ𝑡+ 0,016𝑥𝑃𝑡𝑜𝑛𝑔𝑥1000 = 4,34𝑥√40 + 0,016𝑥28000

= 95,87 𝑘𝑉

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

 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

Trang 14

 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

Trang 15

- 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:

Trang 16

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

Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Trang 17

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

Trang 18

- Thời gian tổn thất công suất cực đại 𝑇0 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:

1,4 =

35,41,4 = 25,29 𝑀𝑉𝐴

- Ta chọn máy biến áp có số liệu sau:

- Công suất định mức: 25 MVA

- Công suất ngắn mạch: 63 kW

Trang 19

- Phần trăm điện áp ngắn mạch 𝑈𝑛%: 9,5%

- 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

Trang 20

𝑡𝑖: là khoảng thời gian 10h trước quá tải

- Hệ số 𝐾1 sau quá tải 10 giờ:

Trang 21

𝑡𝑖: là các khoảng thời gian lúc quá tải

4 Tổn thất điện năng trong trạm

- Tổn thất điện năng trong trạm trong một năm:

∆𝐴 = 2𝑥∆𝑃0𝑥8760 + ∆𝑃𝑛𝑥 (𝑆𝑚𝑎𝑥ℎℎ𝑎

𝑆đ𝑚 )

2

𝑥𝑇02

Trang 23

IV CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƯƠNG ÁN 2

Trang 24

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

Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 P(MW) 16,8 16,8 16,8 19,6 22,4 22,4 28 28 16,8 11,2 11,2 8,4

Trang 25

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:

2𝑥1,4 =

35,42𝑥1,4= 12,64 𝑀𝑉𝐴

- 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 𝑈𝑛%: 9,4 %

- Tổn hao không tải: 15 kW

3 Kiểm tra quá tải sự cố

Trang 27

𝑡𝑖: là khoảng thời gian 10h trước quá tải

- Hệ số 𝐾1 sau quá tải 10 giờ:

Trang 28

𝑡𝑖: 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:

∆𝐴 = 3𝑥∆𝑃0𝑥8760 + ∆𝑃𝑛𝑥 (𝑆𝑚𝑎𝑥ℎℎ𝑎

𝑆đ𝑚 )

2

𝑥𝑇03

Trang 31

CHƯƠNG 2: TÍNH KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM

I MỞ ĐẦU

Khi thiết kế TBA thường có nhiều phương án thực hiện Để lựa chọn và quyết

định phương án cuối cùng, cần căn cứ vào các yếu tố cơ bản sau:

- Khả năng sản xuất truyền tải và phân phối điện năng theo yêu cầu của nhiệm vụ

thiết kế với đồ thị phụ tải đã cho

- Tính đảm bảo làm việc của các thiết bị và của toàn bộ hệ thống

- Đảm bảo cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ khi làm việc bình thường cũng

như khi bị sự cố

- Vốn đầu tư xây dựng (V)

- Tổn hao điện năng (chủ yếu trong MBA và đường dây) cùng với các chi phí hang

năm khác phục vụ cho vận hành sửa chữa, bảo quản … (P)

Ngoài ra cần chú ý đến tính hiện đại, phát triển trong thời gian gần Đăc biệt cần quan tâm đến vị trí xây dựng, diện tích,… và khả năng xây dựng

 Ba yếu tố đầu gọi chung là yêu cầu về kỹ thuật, yếu tố 4 và 5 là yêu cầu về kinh tế; yếu tố cuối không phải là yêu cầu chính nhưng lại rất quan trọng vì nếu không chú

ý đúng mức, phương án thiết kế có thể không được chấp nhận trong điều kiện thực

tế

 So sánh và phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng cho phép ta chọn được phương án hợp lý nhất để thiết kế Một phương án được 24ang24à kinh tế nhất nếu chi phí kinh tế C là thấp nhất

II PHÍ TỔN VẬN HÀNH HÀNG NĂM CỦA PHƯƠNG ÁN 1:

PHƯƠNG ÁN 2 MBA:

- Giá 1 MBA phương án 1: 125000 $

- Số lượng MBA: 2

- Giá 2 MBA: VB = 250000 $

Trang 32

- Hệ số chuyển chỗ và xây lắp KB = 1,7

- Tiền đầu tư MBA: Vmba = VBxKB = 250000x1,7 = 425000,00 $

- Giá máy cắt 110 kV: 30000$

- Số lượng máy cắt 110 kV: 3

- Gồm 2 máy cắt nối từ MBA đến thanh góp 110 kV và máy cắt phân đoạn

- Các máy cắt khác giống nhau giữa các phương án nên không đưa và để so sánh

- Giá 3 máy cắt 110 kV: 𝑉𝑚𝑐110= 90000 $

- Giá máy cắt 22 kV: 26000 $

- Gồm 2 máy cắt nối từ MBA đến thanh góp 22 kV và máy cắt phân đoạn

- Giá 3 máy cắt 22 kV: : 𝑉𝑚𝑐22 = 78000 $

- Tổng tiền đầu tư: V = Vmba + Vmc110 + Vmc22 = 593000 $

- Hệ số vận hành + khấu hao: a% = 9,4%

- Tổn thất điện năng phương án 1: ∆𝐴 = 626141,57 𝑘𝑊ℎ

- Tiền 1 kWh điện năng: c = 0,05 $/kWh

Trang 33

- Gồm 3 máy cắt nối từ MBA đến thanh góp 110 kV và 2 máy cắt phân đoạn

- Giá 5 máy cắt 110 kV: 𝑉𝑚𝑐110= 150000 $

- Giá máy cắt 22 kV: 26000 $

- Gồm 3 máy cắt nối từ MBA đến thanh góp 22 kV và 2 máy cắt phân đoạn

- Giá 5 máy cắt 22 kV: : 𝑉𝑚𝑐22 = 130000 $

- Tổng tiền đầu tư: V = Vmba + Vmc110 + Vmc22 = 662500 $

- Hệ số vận hành + khấu hao: a% = 9,4%

- Tổn thất điện năng phương án 1: ∆𝐴 = 785936,33 𝑘𝑊ℎ

- Tiền 1 kWh điện năng: c = 0,05 $/kWh

Trang 34

chịu đựng trạng thái sự cố trong giới hạn cho phép

- Mục đích tính toán dòng ngắn mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện và các phần tử dẫn điện Có nhiều phương pháp tính dòng ngắn mạch nhưng với yêu

cầu trên chỉ dùng phương pháp cơ bản

2 Phương pháp đơn giản để tính toán dòng ngắn mạch :

- Sức điện động của các nguồn khi ngắn mạch ở xa được coi là không đổi

- Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U > 1000 V có thể bỏ qua thành phần điện trở R mà chỉ xét điện kháng X, vì R thường nhỏ hơn X nhiều Khi tính ngắn mạch trong mạng U < 1000 V mới xét đến R

- Thời gian tồn tại ngắn mạch bằng thời gian bảo vệ rơle (tbv) và thời gian máy cắt làm việc (tMC): tN = tbv + tMC

- Có thể xem dòng ngắn mạch IN không thay đổi trong thời gian ngắn mạch

Trang 35

- Tính ngắn mạch trong hệ tương đối với Scb và Ucb:

𝐼𝑐𝑏 = 𝑆𝑐𝑏

√3𝑈𝑐𝑏Trong đó:

Scb : có thể chọn tùy ý

Ucb: chọn bằng điện áp trung bình của các cấp tương ứng

- Dòng ngắn mạch xung kích tính theo biểu thức:𝑖𝑥𝑘 = √2𝑥𝑘𝑥𝑘𝑥𝐼𝑁

Trang 37

- Máy biến áp ( 1 máy ):

- Dòng ngắn mạch xung kích tại thanh cái cao áp: