Thiết kế trạm biến áp tăng áp 22110kv công suất 2x20mw cho nhà máy điện mặt trời hậu sanh, xã phước hữu, huyện ninh phước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TĂNG ÁP 22/110KV CÔNG SUẤT 2x20MW CHO NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI HẬU SANH, XÃ PHƯỚC HỮU, HUYỆN NINH PHƯỚC, TỈNH NINH THUẬN Giảng viên hướng dẫn: TS HOÀNG THỊ THƠM Sinh viên thực hiện: LỘ QUANG TRIỂN Mã số sinh viên: 22DT2121 Khánh Hòa - 2023 I TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TĂNG ÁP 22/110KV CÔNG SUẤT 2x20MW CHO NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI HẬU SANH, XÃ PHƯỚC HỮU, HUYỆN NINH PHƯỚC, TỈNH NINH THUẬN GVHD: TS HOÀNG THỊ THƠM SVTH: LỘ QUANG TRIỂN MSSV: 22DT2121 Khánh Hòa - 2023 II TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa Điện – Điện tử PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP (Dùng cho CBHD nộp báo cáo CĐTN sinh viên) Tên đề tài: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/110KV CÔNG SUẤT 2x20MW CHO NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI HẬU SANH, XÃ PHƯỚC HỮU, HUYỆN NINH PHƯỚC, TỈNH NINH THUẬN Chuyên ngành: CNKT Điện, Điện tử Họ tên sinh viên: Lộ Quang Triển Mã số sinh viên: 22DT2121 Người hướng dẫn (học hàm, học vị, họ tên): TS Hoàng Thị Thơm Cơ quan công tác: Trường Đại học Nha Trang Phần đánh giá cho điểm người hướng dẫn (tính theo thang điểm 10) Mơ tả mức chất lượng Trọng Tiêu chí đánh giá số (%) Giỏi Khá Đạt yêu cầu Không đạt - 10 7-8 5-6 = ( h- hx) => h >= 19.091 m Vậy từ kết tính tốn ta chọn kim thu sét có chiều cao m, gia cố thêm cho trụ đỡ 3m Như cột thu sét ,2 có độ cao 20 m, cột angten cao 45 m * Kiểm tra lại phạm vi bảo vệ kim thu sét vùa chọn; - Phạm vi bảo vệ cột thu sét: + Phạm vi bảo vệ cột: h = 20 m, hx = 11 (m): P = h = 20 (m) < 30( m) Vì: hx = 11(m)  h 13.3(m )  rx 1,5* h *(1  hx 11 ) 1,5* 20*(1  ) 9,375( m) 0,8*h 0,8* 20 + Phạm vi bảo vệ cột: h = 20 m, hx = (m): P = h = 20 (m) < 30( m) Mà hx = 8(m)  * h 13,3(m )  rx 1,5* h *(1  hx ) 1,5*20*(1  ) 15(m) 0,8* h 0,8* 20 + Phạm vi bảo vệ cột: h = 20 m, hx = (m): P = h = 20 (m) < 30( m) Mà hx = 6(m)  * h 13,3(m )  rx 1,5* h *(1  hx ) 1,5* 20 *(1  ) 18,75( m) 0,8*h 0,8* 20 + Phạm vi bảo vệ cột: h = 48 m, hx = 11 (m): 5.5 5.5  0.79 48 Ta có: h = 48 (m) > 30( m) => P = h 74 Vì: hx = 11(m)  *h 32(m )  rx 1,5* h * p *(1  hx 11 ) 1,5* 48*0,79*(1  ) 40,59( m) 0,8*h 0,8* 48 + Phạm vi bảo vệ cột: h = 48 m, hx = (m): Ta có: h =48 (m) > 30( m) => P = Vì: 5.5 5.5   0.79 h 48 hx = 8(m)  * h 32(m)  rx 1,5* h * p *(1  hx ) 1,5*48*0,79*(1  ) 45, 03( m) 0,8* h 0,8*48 + Phạm vi bảo vệ cột: h = 48 m, hx = (m): Ta có: h =48 (m) > 30( m) => P = Vì: 5.5 5.5   0.79 h 48 hx = 6(m)  * h 32(m)  rx 1,5* h * p *(1  hx ) 1,5* 48*0,79*(1  ) 47,99( m) 0,8*h 0,8* 48 - Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao: + Phạm vi bảo vệ cột với: h = 20 m, hx = 11 (m), a = 58 (m): P = h = 20 (m) < 30( m) h0 h  Vì: a 58 20  11.7( m)  11( m) 7 (thỏa mãn ) hx = 11(m)  *h0  7,81(m )  r0 x 0,75* h0 *(1  hx 11 ) 0,75*11,7 *(1  ) 0,525( m) h0 11, + Phạm vi bảo vệ cột với: h = 20 m, hx = (m): P = h = 20 (m) < 30( m) 75 a 58 20  11.7( m)  8( m) 7 h0 h  (thỏa mãn ) hx = 8(m)> h0 7.8( m) Vì:  r0 x 0,75* h0 *(1  hx ) 0,75*11,7 *(1  ) 2,775( m) h0 11, + Phạm vi bảo vệ cột với: h = 20 m, hx = (m) P = h = 20 (m) < 30( m) a 32 20  11,7( m)  6( m) 7 h0 h  (thỏa mãn ) hx = 6(m)< *h0 7,81( m) Vì:  r0 x 1,5* h0 *(1  hx ) 1,5*11, *(1  ) 2,55( m) 0,8* h0 0,8*11, - Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao khác nhau: + Phạm vi bảo vệ cột có độ cao khác nhau; cột cột A: Ta có: hcột = h1 = 20 m, hcột A = hA = 48 m, khoảng cách cột a1- A = 55 m, Ta có: hA =48 (m) > 30( m) => P = 5.5 5.5  0.79 h 48 Độ cao cần bảo vệ: hx = 11 (m); Gọi h1- A độ cao cột thu sét giả tưởng cột cột A, => h1-A = h1 = 20 (m) Khoảng cách h1-A hA a’: 1,5* hA * p* => a’ = hA  h1_ A 48  20 1,5* 48*0,79* 23, m hA  h1_ A 48  20 Gọi b khoảng cách cột cột h1-A => b = a – a’ = 55 – 23.4 = 31.6 m => Chiều cao bé cột cột h1-A bảo vệ là: 76 h0 h  b 31, 20  15, 48( m)  11( m) 7* p (thỏa mãn ) ( P = h1 = 20 (m) < 30( m)) Vì: hx = 11(m)  *h0 10.3( m)  r0 x 0,75* h0 *(1  hx 11 ) 0,75*15, 48*(1  ) 3, 36(m) h0 15, 48 Với Độ cao cần bảo vệ: hx = (m); => Chiều cao bé cột cột h1-A bảo vệ là: h0 h  b 31.6 20  15,48( m)  8( m) 7* p (thỏa mãn ) ( P = h1 = 20 (m) < 30( m)) Vì: hx = 8(m)< *h0 10,3(m)  r0 x 1,5* h0 *(1  hx ) 1,5*15,48*(1  ) 8, 22( m) 0,8* h0 0,8*15,48 Do khoảng cách cột với cột A giống khoảng cách cột cới cột A nên phạm vi bảo vệ chúng Kết luận: Từ kết tính tốn trên, chiều cao kim thu sét chọn bảo vệ hồn tồn trạm biến áp 110 kv khỏi sét đánh trực tiếp 6.3 NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP: 6.3.1 Khái niệm chung: Hệ thống cột thu lơi hoạt có hiệu hay không phụ thuộc vào hệ thống nối đất Nếu điện trở nối đất khơng đạt u cầu hệ thống cột thu lơi khơng mang lại tính bảo vệ mà cị xấu khơng có hệ thống cột thu lôi Theo chức làm việc, ta chia làm loại nối đất: + Nối đất làm việc + Nối đất an toàn ( nối dất bảo vệ) 77 + Nối đất chống sét Trong thiết kế này, nối đất an toàn nối đất chống sét dùng chung thực song song 6.3.2 Thiết kế tính tốn hệ thống nối đất: - Đối với trạm biến áp 22/110kV, theo quy phạm nối đất an toàn tram phải thỏa yêu cầu: - Rtn, Rnt điện trở tự nhiên nhân tạo, toàn hệ thống điện trở tản bao gồm Rnt Rtn phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật - Quy định nhằm tăng cường an tồn dự phịng cho trường hợp HTNĐ có thay đổi a) Nối đất tự nhiên: - Phần nối đất có sẵn cần tận dụng đường ống kim loại chôn ngầm tiếp xúc trực tiếp với đất, trừ ống dẫn chất dễ cháy nổ, vỏ cáp chì chơn ngầm đất Cốt thép móng bê tơng xà, cột trạm nối đất dây chống sét – cột điện đường dây có dây chống sét kéo đến tận xà trạm - Đối với đường dây có đặt dây có đặt DCS tồn tuyến, số cột có đặt DCS m > 20, tính gần đúng: RCSC  RC 1 R  C  R CS Trong đó:     500m Rc : Điện trở nối đất cột diện 110 kv (Chọn R c 10 Rcs: Điện trở tác dụng đoạn dây chống sét khoảng vượt ( giả thiết khoảng vượt nhau) 78 RCS k r0 l Trong đó: ro: Điện trở đơn vị chiều dài dây chống sét; l: Chiều dài trung bình khoảng vượt; k: Hệ số phụ thuộc số dây chống sét đường dây; Với  92 m , đất khô, trụ nối đất dạng cọc, độ chôn sâu t0 = 0,8 m Tra bảng PL03 ta có km = 1.4 tt k m  1, 4.92 128,8(m ) Đường dây 110 kv dùng dây chống sét loại TK – 50 có ro = 3,7( Ω/m) Chiều dài trung bình khoảng vượt: lkv = 200(m) Đường dây 110 kV treo dây chống sét nên k = Rcs110 k r0 l 1*3, * 200*10 0, 74( ) RCSC  RC 10  2,38() 10 RC 1     RCS 0,74 Vậy điện trở tản tự nhiên trạm 110KV: Rtn  RCSC 2,38  0,595( ) n b) Nối đất nhân tạo: Hệ thống nối đất nhân tạo phận nối đất phải thiết kế thêm để thoả mãn yêu cầu điện trở nối đất, để tiếp đất trang thiết bị trạm cách thuận lợi để cân Nó gồm mạch vịng nối đất ven chu vi trạm (Rmv), thân mạch vòng kết hợp với nhiều cọc rải ven chu vi Trong phạm vi trạm cịn có hệ thống ngang, dọc tạo thành lưới nối đất, có nhiệm vụ cân khu vực trạm để tiếp đất thuận lợi thiết bị điện 79 Ngòai theo quy phạm yêu cầu chống sét cho trạm biến áp, chân cột thu sét chân xà đỡ dây chống sét đường dây nối vào trạm phải có nối đất bổ sung để tản dòng điện sét thuân lợi (Rbs) Khi bỏ qua diện trở tản lưới cân điện trở nối đất nhân tạo tính theo cơng thức: Rnt  R mv Rbs Nối đất mạch vòng: Thiết kế nối đất mạch vòng tổ hợp cọc * Điện trở tản mạch vòng: Thanh dùng vật liệu sắt trịn đường kính d = 20(mm), độ chơn sâu t0 = 0,8(m) Tra bảng PL03 ta có km = 1.6 Với  92 m (đất khô) Rt  tt K * L2 *ln* 2* * L d *t     Với:  tt k m *  1, 6*92 147, 2( m) - Trạm biến áp thiết kế có diện tích 74* 76(m ) Mạch vịng thiết kế có thơng số sau: Chiều dài: l1 = 76 – = 74 m Chiều rộng: l2 = 74 – = 72 m 80 Suy chu vi mạch vòng: L = *( l1 + l2 ) = 2*( 72 + 74 ) = 292 (m ) Thanh dùng vật liệu sắt tròn đường kính d = 20(mm), độ chơn sâu t0 = 0,8(m) Tra bảng PL03 ta có km = 1.6 Với  92m , đất khô Rt  tt KL ln 2 L d t Với: tt k m *  1, 6*92 147, 2( m) 76 Tỉ số: 74 1, 03 dùng phương pháp nội suy tuyến tính ta hệ số hình dáng Tra bảng: K=f(l1/l2) l1/l2 K 1,5 5,5 5,8 6,4 8,1 10, 1, 03  K  * (5,81  5,53) 5,53 5,545 1,5  L=2*(76+74) = 300 (m) → Rt  K * L2 147,2 5,545* 2922 tt  1, 38( ) *ln *ln 2* * L * *292 0,02 *0,8 d *t Tra bảng PL03: hệ số km = 1,4,  92( m)  tt Km * do 1, 92 128,8( m) 1 t t0  * lc 0,8  *3 2,3( m) 2 Điện trở tản cọc: Rc  tt  2*3 4t  l  128,8 4* 2,3    2l  *ln 35,15() *  ln  *ln * ln  2*  * l  d 4t  l  2*3,14*3  0,03 4* 2,3   81 L 316 53 N   a (cọc) Sử dụng PL05 PL07 dùng phương pháp nội suy, ngoại suy ta có: a/l a N c (m) (cọc) 53 t c 0,2 0,5 Điện trở tản mạch vòng: Rmv  Rc Rt 35,15*1,38   0,915( ) Rc *t  n *c * Rt 35,15* 0, 28  53* 0,59*1,38 Nối đất bổ sung: (Rbs ) - Trong trường hợp để tản dòng sét thuận lợi ta phải thực nối đất bổ sung chỗ cột thu sét dây chống sét nối vào hệ thống nối đất trạm, đồng thời phải đảm bảo khoảng cách theo dẫn từ chổ nối máy biến áp đến chỗ nối đất cột thu sét dây chống sét từ 15 m trở lên - Chọn nối đất bổ sung dạng tia, tia dài m, tia làm sắt trịn có đường kính 20 mm, chôn sâu to = 0,8 m - Điện trở tản thanh: Tra km = 1,6,  92( m)  tt K m * do 1.6*92 147, 2( m) Rt  l2 147, 52 tt 34, 47( ) *ln t  *ln 2* *l t 0,8*0, 02 t *d t 2* *5 - Điện trở tản tổ hợp tia dài m: Tra bảng PL.11 hệ số sử dụng  0,75 - Điện trở nối đất bổ sung: R 34, 47 15,32( ) R BS  t   * n 3*0,75 82 - Ta đặt điểm nối đất bổ sung chân cột chống sét Điện trở tản xoay chiều toàn nối đất bổ sung trạm R BS  RBS 15,32  3,83( ) m - Điện trở nối đất nhân tạo: R nt  Rmv * Rbs 0,915*3,83  0,738( ) Rmv  Rbs 0,915  3,83 - Điện trở tản toàn hệ thống nối đất nhà máy: R nd  Rtn * Rnt 0,595* 0,738  0,33( )  0,5( ) Rtn  Rnt 0,595  0,738 Vậy HTNĐ an toàn tồn trạm thỏa mãn u cầu Hình Sơ đồ bố trí hệ thống nối đất 83 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua thời gian nghiên cứu, đề tài hoàn thành Bằng nỗ lực cố gắng thân hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm thầy Bùi Thúc Minh, đề tài hoàn thành thời gian định đạt yêu cầu đề đề cương chi tiết Để hoàn thành nội dung nêu trên, em tìm hiểu, nghiên cứu vấn đề có liên quan tới đề tài như: thiết bị, tổng quan trình hình thành cấu tạo chức nó; kiến thức sơ vận hành trạm biến áp Trong đó, đặc biệt quan tâm đến tính ưu việt thiết bị Cuối cùng, đề tài hoàn thành, bao gồm nội dung thiết bị Để đề tài thực tế nữa, có khả ứng dụng cao em đề xuất yêu cầu sau: - Nghiên cứu chuyên sâu thành phần cấu tạo trạm biến áp; - Thành thạo quy trình vận hành sử lý cố trình hoạt động trạm; - Nghiên cứu sâu tự động hóa hệ thống điện Hy vọng với hướng phát triển nêu với ý tưởng, góp ý khác quý thầy cô, bạn đọc phát triển đề tài này, khắc phục hạn chế, tồn nó, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn, mang tính ứng dụng cao vào thực tế sống, phục vụ cho lợi ích tương lai 84 DANH Hinh 1 Sơ đồ trạm máy biến áp Hinh Sơ đồ trạm hai máy biến áp Hinh Sơ đồ trạm ba máy biến áp YHình Đồ thị phụ tải cấp điện áp110kV 13 Hình 2 Đồ thị phụ tải phía 22kV 13 Hình Sơ đồ phương án .14 Hình Sơ đồ phương án .18 YHình Sơ đồ điện kháng 26 YHình Sơ đồ nối dây thiết bị đo lường 59 Hình Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo lường 60 YHình Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm sử dụng rơle điện 65 Hình Bảo vệ chống chạm đất hạn chế máy biến áp ba cuộn dây 67 Hình Vị trí đặt rơ le khí máy biến áp .67 YHình Sơ đồ bố trí hệ thống nối đất 85 85 DANH SÁCH BẢNG, Bảng 2.1 Phân bố phụ tải phía 110KV .12 Bảng 2 Phân bố công suất cấp điện áp 22kV 13 Bảng Bảng phân bố công suất theo 14 YBảng Bảng thông số kỹ thuật dây dẫn …………………………………… 39 Bảng Bảng thông số Máy cắt SF6 40 Bảng Bảng thông số Dao cách ly 41 Bảng 4 Bảng phụ tải tương ứng thiết bị đo đếm mắc vào BI 42 Bảng Bảng thông số BI 43 Bảng Bảng thông số dây dẫn tiết diện 4mm2 44 Bảng Bảng phân bố phụ tải TB đo đếm mắc vào BU 44 Bảng Bảng thông số BU .45 Bảng Bảng thông số dây dẫn tiết diện 6mm2 46 Bảng 10 Bảng thông số cáp điện 22kV 49 Bảng 11 Bảng thông số cáp trung tính 22kV 50 Bảng 12 Bảng thông số Máy cắt 22kV 51 Bảng 13 Bảng thông số dẫn 22kV .53 Bảng 14 Bảng thông số sứ đỡ 22kV 54 Bảng 15 Bảng phụ tải mắc vào BI 22kV .55 Bảng 16 Bảng thông số BI 22kV 56 Bảng 17 Bảng thông số dây dẫn mm2 57 Bảng 18 Bảng phụ tải mắc vào BU 22kV 57 Bảng 19 Bảng thông số BU 22kV 58 Bảng 20 Bảng thông số dây dẫn 8mm2 59 86 Bảng 21 Bảng thông số máy biến áp tự dùng 61 Bảng 22 Bảng thông số Aptomat 62 YBảng Những loại hư hỏng thường gặp loại bảo vệ cần đặt 64 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Văn Hiến Hệ Thống Điện Truyền Tải Và Phân Phối Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM [2] Hồ Văn Hiến Hướng Dẫn Đồ án môn học điện 1- THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM [3] Hồ Văn Hiến Hướng dẫn thiết kế mạng điện Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM [4] Huỳnh Nhơn – Hồ Đắc Lộc Trạm Nhà Máy Điện Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM [5] Huỳnh Nhơn Thiết Kế Nhà Máy Điện Và Trạm Biến áp Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM [6] Nguyễn Hồng Việt – Phan Thị Thanh Bình Ngắn Mạch Và Ổn Định Trong Hệ Thống Điện Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM [7] Thiết Kế Phần Điện Nhà Máy Điện Và Trạm Biến áp - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [8] Quy phạm trang bị điện – Phần I (11TCN – 18 – 2006) [9] Quy phạm trang bị điện – Phần II (11TCN – 19 – 2006) [10] Quy phạm trang bị điện – Phần III (11TCN – 20 – 2006) [11] Quy phạm trang bị điện – Phần IV (11TCN – 21 – 2006) 88