Giáo trình Cung cấp điện - Chương 4 docx

Chơng IV Sơ đồ CCĐ và trạm BA. 4.1 Các yêu cầu chung với SĐ-CCĐ: 1) Đặc điểm: Các XN công nghiệp rất đa dạng đợc phân theo các loại: Xí nghiệp lớn: công suất đặt không dới 75 ữ 100 MW. Xí nghiệp trung: 5 ữ 75 MW. Xí nghiệp nhỏ: 5 MW. Khi thiết kế cần lu ý các yếu tố riền của từng XN., nh điều kiện khí hậu địa hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy CCĐ cao, đặc điểm của qui trình công nghệ đảm bảo CCĐ an toàn sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý. + Để giảm số mạch vòng và tổn thất các nguồn CCĐ phải đợc đặt gần các TB dùng điện. + Phần lớn các XN hiện dợc CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia). + Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên đợc thực hiện cho một số trờng hợp đăcj biệt nh: - Các hộ ở xa hệ thống năng lợng, không có liên hệ với HT hoặc khi HT không đủ công suất (liên hợp gang thép, hoá chất .). - Khi đòi hỏi cao về tính liên tục CCĐ, lúc này nguồn tự dùng đóng vai trò của nguồn dự phòng. - Do quá trình công nghệ cần dùng 1 lợng lớn nhiệt năng, hơi nớc nóng .v.v (XN giấy, đờng cỡ lớn) lúc này thờng xây dựng NM nhiệt điện vừa để cung cấp hơi vừa để CCĐ và hỗ trợ HTĐ. - 2) Yêu câu vơi sơ đồ CCĐ: việc lựa chọn sơ đồ phải dựa vào 3 yêu cầu: Độ tin cây ; Tính kinh tế ; An toàn: + Độ tin cậy: Sơ đò phải đảm bảo tin cậy CCĐ theo yêu cầu của phu tải căn cứ vào hộ tiêu thụ chọn sơ đồ nguồn CCĐ. - Hộ loạiI: phải có 2 nguồn CCĐ. sơ đồ phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ không đợc mất điện, hoặc chỉ đợc gin đoạn trong 1 thời gian cắt đủ cho cacd TB tự động đóng nguồn dự phòng. - Hộ loại II: đợc CCĐ bằng 1 hoặc 2 nguồn. Việc lựa chọn số nguồn CCĐ phải dựa trên sự thiệt hại kinh tế do ngừng CCĐ. - Hộ loạiIII: chỉ cần 1 nguồn. + An toàn: Sơ đồ CCĐ phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngời vận hành trong mọi trạng thái vần hành. Ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nh đơn giản, thuật tiện vận hành, có tính linh hoạt cao trong việc sử lý sự cố, có biện pháp tự động hoá + Kinh tế: Sơ đồ phải có chỉ tiêu kinh tế hợp lý nhất về vốn đầu t và chi phí vận hành phải đợc lựa chọn tối u. 3) Biểu đồ phụ tải: việc phân bố hợp lý các tram BA. trong XN rất cần thiết cho việc xây dựng 1 sơ đồ CCĐ, nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, đảm bảo chi phí hàng năm là nhỏ nhất. Để xác định đợc vị trí hợp lý của trạm BA; trạm PP trên tổng mặt bằng ngời ta xây dựng biểu đồ phụ tải: Biểu đồ phụ tải: là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của PX theo một tỷ lệ tuỳ chọn:. S i = .R 2 i .m m. S R i i = 4) Xác định tâm qui ớc của phụ tải điện: có nhiều phơng pháp xác định. Đợc dùng phổ biến nhất hiện nay là: phơng pháp dựa theo quan điểm cơ học lý thuyết. Theo phơng pháp này nếu trong PX có phụ tải phân bố đều trên diện tích nhà xởng, thì tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình hoạc của PX. Trờng hợp phụ tải phân bố không đều tân phụ tải của phân xởng đợc xác định giống nh trọng tâm của một khối vật thể theo công thức sau. Lúc đó trọng tâm phụ tải là điểm M(x 0 , y 0 ,z 0 ) có các toạ độ sau: = = = n 1i i n 1i ii 0 S xS x ; = = = n 1i i n 1i ii 0 S yS y ; = = = n 1i i n 1i ii 0 S zS z S i phụ tải của phấn xởng thứ i. x i ; y i ; z i - toạ độ của phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ tuỳ chọn. + toạ độ z i chỉ đợc xét khi phân xởng là nhà cao tầng. Thực tế có thể bỏ qua nếu: l 1,5 h (h chiều cao nhà; l khoảng cách từ tâm phụ tải PX đến tâm phụ tải XN). Ph ơng pháp thứ 2: có xét tới thời gian làm việc của các hộ phụ tải. = = = n 1i ii n 1i iii 0 TS TxS x ; = = = n 1i ii n 1i iii 0 TS TyS y T i - thời gian làm việc của phụ tải thứ i. 4.2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia làm 2 loại: Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài, sơ đồ cung cấp điện bên trong. SĐ-CCĐ bên ngoài: là 1 phần của HT-CCĐ từ trạm khu vực (đờng dây 35 ữ 220 kV) đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN. SĐ-CCĐ bên trong: là từ trạm BA chính đến trạm BA-PX 1) Sơ đồ CCĐ bên ngoài XN: + Đối với XN không có nhà máy điện tự dùng: y x 0 S i - [kVA] phụ tải tính toán của PX. m - [kVA/cm 2 ;mm 2 ] tỷ lệ xích tuỳ chọn. + Mỗi PX có một biểu đồ phụ tải, tâm trùng với tâm phụ tải PX. Gần đúng có thể lấy bằng tâm hình học của PX. + Các trạm BA-PX phải đặt ở đúng hoặc gần tâm phụ tải giảm độ dài mạng và giảm tổn thất. + Biểu đồ phụ tải cho ta biết sự phân bố của phụ tải trong XN, cơ cấu phụ tải ~ Hệ thống 6 ữ 20 kV HV-a2.1 ~ 35 ữ 110 kV T 1 T 2 T 3 HV-b2.1 ~ HV-c2.1 35 -220 kV 6 - 20 kV HV-d2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân sử dung loại biến áp 3 cuộn dây, có 2 trạm phân phối dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp trung áp. + Với các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng: HV-a2.2 Dùng khi nhà máy nhiệt điện đợc xây dựng đúng tại trọng tâm phụ tải của XN. HV-e2.2 - Với XN chỉ có nhà máy nhiệt điện tự dùng (không liên hệ với HT) 2) Sơ đồ bên trong xí nghiệp: (Từ trạm PP trung tâm đến các trạm biến áo phân xởng), đặc điểm là có tổng độ dài đờng dây lớn, số lợng các thiết bị nhiều cần phải đồng thời giải quyết các vấn đề về độ tin cây và giá thành. Có 3 kiểu sơ đồ thờng dùng. + Sơ đồ hình tia. + Sơ đồ đờng dây chính (liên thông). + Sơ đồ hỗn hợp. Sơ đồ hình tia: là sơ đồ mà điện năng đợc cung cấp trực tiếp đến thẳng các trạm biến áp PX (nguồn là từ các TPP. hoặc các trạm BATT). Sơ đồ đ ờng dây chính: (sơ đồ liên thông) - đợc dùng khi số hộ tiêu thụ quá nhiều, phân bố dải rác. Mỗi đờng dây trục chính có thể nối vào 5 ữ 6 trạm, có tổng công suất không quá 5000 ữ 6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy ngời ta dùng sơ đồ đờng dây chính lộ kép. Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên. 3) Sơ đồ mạng điện phân x ởng: thông thờng có U dm < 1000 V ~ 35 -220 kV 6 - 10 kV 10 - 20 kV HV-d2.1 HV-a2.1 Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ HT sử dụng khi mạng điện cung cấp bên ngoài trùnh với cấp điện áp bên trong XN (dùng cho các XN nhỏ hoặc ở gần HT.). HV-b2.1 Còn gọi là sơ đồ dẫn sâu, không có trạm PP trung tâm, các trạm biến áp PX nhận điện trục tiếp từ đờng dây cung cấp (35 ữ 110 kV) rồi hạ xuống 0,4 kV. HV-c2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân biến đổi điện áp 35 220 kV xuống một cấp (6-10 kV) sau đó mới phân phối cho các trạm PX Dùng cho các XN có phụ tải tập chung, công suất lớn và ở xa hệ thống. 6 ữ 10 kV ~ HT HV-a2.2 6 ữ 10 kV ~~ MF MF ~ ~~ 6 ữ 10 kV TPP NMĐ HT MF MF HV-b2.2 ~ ~~ 35 ữ 220 kV TPP NMĐ HT MF MF 6 ữ 10 kV HV-c2.2 10 - 20 kV ~ ~~ 35 ữ 220 kV TPP NMĐ HT MF MF 6 ữ 10 kV HV-d2.2 HV-e2.2 ~~ HV-a2.3 HV-b2.3 Đặc điểm có số lợng thiết bị lớn, gần nhau, Cần chú ý: + Đảm bảo độ tin cậy theo hộ phụ tải + Thuận tiện vận hành. + Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối u. + Cho phép sử dụng phơng pháp lắp đặt nhanh. Thờng sử dụng sơ đồ hình tia và sơ đồ đờng dây chính: (trong phân xởng thông th- ờng có hai loại mạng tách biệt:: Mạng động lực và mạng chiếu sáng). Sơ đồ hình tia: thờng đợc dùng để cung cấp cho các nhóm động cơ công suất nhỏ nằm ở vị trí khác nhau của PX, đồng htời cũng để cung cấp cho các thiết bị công suất lớn Sơ đồ đ ờng dây chính: khác với sơ đồ hình tia là từ mỗi mạch của SĐ cung cấp cho một số thiết bị nằm trên đờng đi của nó tiết kiệm dây. Ngoài ra ngời ta còn sử dụng sơ đồ đờng dây chính bằng thanh dẫn Nhận xét: + Sơ đồ CCĐ bằng đờng dây chính có độ tin cậy kém hơn., giá thành mạng đờng dây chính rẻ hơn mạng hình tia. + Sơ đồ đờng dây chính cho phép lắp đặt nhanh chóng số hộ dùng điện mới. + Sơ đồ đờng dây chính có dòng ngắn mạch lớn hơn so với sơ đồ hình tia. Mạng chiếu sáng trong phân x ởng: thông thờng có hai loại Chiếu sáng làm việc: Đảm bảo độ sáng cần thiết ở nơi làm việc và trên phạm vi toàn PX. Bản thân mạng chiếu sáng làm việc lại có 3 loại (Chiếu sáng chung- Chiếu sáng cục bộ chiếu sáng hỗn hợp). Nguồn của mạng chiếu sáng làm việc thờng đợc lấy chung từ trạm biến áp động lực hoặc có thể đợc cung cấp từ máy biến áp chuyên dụng chiếu sáng riêng Chiếu sáng sự cố: Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng nó phải đảm bảo đợc cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện. Nguồn của mạng chiếu sáng sự cố thờng đợc cung cấp độc lập. trờng hợp thất đặc biệt (khi mất ánh sáng có thể nguy hiểm do cháy, nổ.) phải đợc cung cấp từ các nguồn độc lập: + Bộ ác qui + Máy biến áp cung cấp từ hệ thống độc lập. + Các máy phát riêng. + Phân xởng không đợc phép ngừng chiếu sáng thì có thể sử dụng sơ đồ chiêud sáng đợc CC từ 2 máy biến áp chuyên dụng và bố trí đèn xen kẽ nhau các đờng dây lấy từ 2 máy biện áp. Hoặc dùng sơ đồ có chuyển nguồn tự động. + Trờng hợp yêu cầu cao (đề phòng mất điện phía cao áp) ngời ta sử dụng bộ chuyển đổi đặc biệt để đóng mạch chiếu sáng vào nguồn 1 chiều (lấy từ bộ ac-qui) xem HV dới: Tính toán mạng chiếu sáng: phụ tải chiếu sáng thông thơng là thuần trở (trừ đèn huỳnh quang) cos = 1. Đờng dây chính mạng chiếu sáng là loại 4 dây, ít gập loại 3 dây. Đờng dây mạng phân phối chiếu sáng thờng là 2 dây. Điện áp của mạng chiếu sáng là 127/220 V. Tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng thờng đợc tính theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép sau đó kiểm tra lại theo phát nóng cho phép. F 1 . U P F l . U P R. U P U dm tt dm tt dm tt === dm tt U.U l.P F = (vì P tt = dmtt U.I.3 ) cf tt U l.I3 F = P tt ; I tt [kW]; [A] Công suất và dòng điện tính toán. l [m] - độ dài đờng dây chính. [m/mm 2 ] - điện dẫn xuất của vật liệu làm dây. U = U cf [V]. Mạng phân phối 2 dây: I i - dòng điện trên các đoạn. = = n 1k k1n iI TPP TĐL SĐ. hình tia cung cấp cho phụ tải phân tán. SĐ. hình tia cung cấp cho phụ tải tập trung. ĐĐĐĐ SĐ. cung cấp điện bằng thanh cái đặt dọc nhà x ởng hoặc nơi có mật độ cao. ĐĐ Đ SĐ. liên thông mạng cáp. SĐ. cung cấp điện bằng đ ờng dây trục chính. SĐ. cung cấp điện bằng cáp nổi đặt trên sứ pu-ly dọc nhà x ởng. 0 A B C + - U = U 1 U 2 U 1 U 2 l 0 I 1 2 I 2 3 I 3 n I n l 1 l 2 l 3 l 4 l n i 1 i 2 i 3 i n l i - khoảng cách giữa các phụ tải. ii lI U 2 F = Để đơn giản tính toán có thể dùng công thức tổng quát. Đặt Il hoặc P.t = M M gọi là moment phụ tải. U.C M F = M [kWm]. C Hệ số tính đến điện áp của mạng và vật liệu làm dây U [%] 2,5 %. Trờng hợp cần tính mạng chiếu sáng phân nhánh, để đảm bảo cho lợng chi phí kim loại mầu là nhỏ nhất, tiết diện đợc tính theo công thức: U.C mM F + = F [mm 2 ] - Tiết diện dây dẫn phần mạng đ cho. M - Tổng moment của phần mạng đang nghiên cứu và phần mạng tiếp sau (theo hớng đi của dòng điện) có số lợng dây dẫn trên mạch bằng số dây trên đoạn tính toán [kWm]. m - Tổng moment của tất cả các nhánh đợc cung cấp qua phần mạng khảo sát [kWm] . - Hệ số qui đổi moment phụ tải của mạch nhánh có số dây dẫn khác số dây phần mạng khảo sát, hệ số phụ thuộc vào số dây trên mạch chính và mạch nhánh (tra bảng). + Phơng pháp tính toán mạng đèn huỳnh quang giông hệt phơng pháp tính toán mạng động lực (có P và cả Q). + Khi chiếu sáng ngoài trời cần chú ý cách bố trí đèn vào các pha sao cho tổn thất điện áp ở các pha bằng nhau. Ví dụ có 2 cách bố trí đèn nh HV. Phơng án 1 với 12 đèn, mỗi đèn có công suất P Vậy tổn thất của các phơng án nh sau: PAI: M A = P.l + P.4l + P.7l + P.10l = 22.Pl M B = P.2l + P.5l + P.8l + P.11l = 26.Pl M C = P.3l + P.6l + P.9l + P.12l = 22.Pl Nếu gọi U A (tổn thất điện áp trên pha A) U B = 1,18 U A U C = 1,36 U A PAII: M A = P.l + P.6l + P.7l + P.12l = 26.Pl M B = P.2l + P.5l + P.8l + P.11l = 26.Pl M C = P.3l + P.4l + P.9l + P.10l = 26.Pl 4.3 Trạm biến áp: 1) Phân loại và vị trí đặt tram: a) Phân loại: + Theo nhiệm vụ: - Trạm BA: Biến đổi điện áp, thờng từ cao thấp + Trạm TG (trạm biến áp trung tâm) 35 ữ 220 kV + Trạm PX biến 6 ữ 10(35) kV 0,6; 0,4 kV. - Tram PP: Chỉ phân phối điện năng trong cùng cấp điện áp. - Trạm đổi điện: Tram chỉnh lu hoặc biến đổi f dm = 50 Hz tần số khác. + Theo nhiệm vụ: - Trạm BA ngoài PX: (cách PX 10 30 m) dung cho PX dễ cháy, nổ; phụ tải phân tán. - Trạm kề phân x ởng: thuận tiện và kinh tế. - Trạm trong PX: dùng khi phụ tải lớn, tập chung gần tâm phụ tải, giảm tổn thất. Nhợc điểm phòng cháy, nỏ, thông gió kém. Ngoài ra còn có các loại trạm khác nh: trạm treo, trạm ki ốt, trạm bệt b) Vị tri trạm: nguyên tắc chung: + Gần tâm phụ tải. +Không ảnh hởng đi lại và sản xuất. +ĐK thông gió, phòng cháy, nổ tốt, chánh bụi, hơi hoá chất. + Với các XN lớn, phụ tải tập chung thành những vùng rõ dệt thì phải xác định tâm phụ tải của từng vùng riêng biệt XN sẽ có nhiều trạm BA chính đặt tại các tâm đó. 2) Lựa chọn số l ợng, dung l ợng máy biến áp cho tram: a) Số l ợng máy biến áp: kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy mỗi trạm chỉ nên đặt 1 máy BA là tốt nhất. Khi cần thiết có thể đặt 2 máy, không nên đặt nhiều hơn 2 máy. + Trạm 1 máy: Tiết kiêm đất, vận hành đơn giản, C tt nhỏ nhất. Nhng không đảm bảo đợc độ tin cậy cung cấp điện nh trạm 2 máy. + Trạm 2 máy: Thờng có lợi về kinh tế hơn trạm 3 máy. + Trạm 3 máy: chỉ đợc dùng vào trờng hợp đặc biệt. Việc quyết định chọn số lợng máy BA, thờng đợc dựa vào yêu cầu của phụ tải: Hộ Loại I: đợc cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2 trạm gần nhất mỗi trạm đó chỉ cần 1 máy). Nếu hộ loại 1 nhận điện từ 1 trạm BA, thì trạm đó cần phải có 2 máy và mỗi máy đấu vào 1 phân đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải có TB đóng tự động. Hộ loai II: cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động hoặc bằng tay. Hộ loại II nhận điện từ 1 trạm thì trạm đó cũng cần phải có 2 máy BA hoặc trạm đó chỉ có một máy đamg vận hành và một máy khác để dự phong nguội. Hộ loại II: trạm chỉ cần 1 máy BA. l l l l A B C 0 PAI l l l l A B C 0 PAII Tuy nhiện cũng có thể đặt 2 máy BA với các lý do khác nhau nh: Công suất máy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển và lắp đặt khó (không đủ không gian để đặt máy lớn). Hoặc đồ thị phụ tải quá chênh lệch (K đk 0,45 lý do vận hành), hoặc để hạn chế dòng ngắn mạch. Trạm 3 máy chỉ đợc dùng vào những trờng hợp đặc biệt. b) Chọn dung l ợng máy BA: Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hành nhỏ nhất là hợp lý nhất. tuy nhiên còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hởng đến chọn dung lợng máy BA nh: trị số phụ tải, cos ; mức bằng phẳng của đồ thị phụ tải. Một số điểm cần lu ý khi chọn dung lợng máy BA. + Dấy công suất BA. + Hiệu chỉnh nhiệt độ. + Khả năng quá tải BA. + Phụ tải tính toán. + Tham khảo số liệu dung lợng BA theo ĐK tổn thất kim loại mầu ít nhất. Dẫy công suất BA: BA chỉ đợc sản xuất theo những cỡ tiêu chuẩn. Việc chọn đúng công suất BA không chi đảm bảo an toàn CCĐ, đảm bảo tuổi thọ mà còn ảnh hởng đến chỉ tiêu kinh tế ký thuật của sơ đồ CCĐ. 50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA Chú ý: Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công suất vì P tt khác nhau (cố gắng không nên vợt quá 2-3 chủng loại) điều này thuận tiện cho thay thế, sửa chữa, dự trữ trong kho. Máy BA phân xởng nên chọn có công suất từ 1000 kVA đổ lại (làm chiêudài mạng hạ áp ngắn lại giảm tổn thất). Hiệu chỉnh nhiệt độ: S dm của BA là công suất mà nó có thể tải liên tục trong suốt thời gian phục vụ (khoảng 20 năm) với điều kiện nhiệt độ môi tr- ờng là định mức. Các máy BA nớc ngoài (châu âu) đợc chế tạo với t 0 khác môi trờng ở ta. Ví dụ máy BA Liên Xô cũ qui định: Nhiệt độ trung bình hàng năm là tb = + 5 0 C Nhiệt độ cực đại trong năm là cd = +3 5 0 C dung lợng máy biến áp cần đợc hiệu chỉnh theo môi trờng lắp đặt thực tế: ) 100 5 1(SS tb dm ' dm = tb nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt. S dm - Dung lợng định mức BA theo thiết kế. S ' dm - Dung lợng định mức đ hiệu chỉnh. Ngoài ra còn phải hiệu chỉnh theo nhiệt dộ cực đại của môi trờng xung quanh. Khi cd > 35 0 C công suất của BA phải giảm đi cứ mỗi độ tăng thêm, dung l- ợng phải giảm đi 1% cho đến khi cd = 45 0 C. Nếu cd > 45 0 C phải đợc làm mát nhât tạo. Quá tải máy BA: trong vận hành thực tế vì phụ tải luôn thay đổi nên phụ tải của BA thờng không bằng phụ tải định mức của nó, Mà mức độ già hoá cách điện đợc bù trừ nhau ở máy BA theo phụ tải. Vì vậy trong vận hành có thể xét tới khả năng cho phép máy BA làm việc lớn hơn phụ tải định mức của nó (một lợng nào đó). Nghĩa là cho phép nó làm vviệc quá tải nh- ng sao cho thời hạn phục vụ của nó không nhỏ hơn 20 ữ 25 năm xây dựng qui tắc tính quá tải: + Quá tải bình thờng của BA (dài hạn). + Quá tải sự cố của BA (ngắn hạn). +Khả năng quá tải BA lúc bình th ờng: Qui tắc đ ờn cong: Mức độ quá tải bình thờng cho phép tuỳ thuộc vào hệ số điền kín của phụ tải hàng ngày K qt = f(k dk , t) cd tb cd tb dk I I S S K == Đờng cong quá tải BA theo phơng pháp này đợc xây dựng theo quan hệ giữa hệ số quá tải K qt và thời gian quá tải hàng ngày (xem HV) Qui tắc 1 %: Nếu so sánh phụtải bình thờng một ngày đêm của máy BA với dung lợng định mức của nó. Thì ứng với mỗi phần trăm non tải trong những tháng mùa hạ, thì máy BA đợc phép quá tải 1% trong nhngc tháng mùa đông. nhng tổng cộng không đợc quá 15 %. Qui tắc 3 %: Trong điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh không vợt quá +35 0 C. Cứ hệ số phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì máy BA đợc phép quá tải 3 % Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá tải nhng cần phải đảm bảo giới hạn sau: + Với may BA ngoài trời không vợt quá 30 %. + Với máy BA đặt trong nhà không vợt quá 20 %. + Khả năng quá tải sự cố: quá tải sự cố máy biến áp không phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ xung quanh và trị số phụ tải trớc khi quá tải. Thông số này đợc nhà máy chế tạo qui định, có thể tra trong cách bảng. Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên tắc sau để tính quá tải sự cố cho bất kỳ máy BA nào. Trong trờng hợp trớc lúc sự cố máy BA tải không quá 93 % công suất định mức của nó, thì có thể cho phép quá tải 40 % trong vòng 5 ngày đêm với điều kiện thời gian quá tải trong mỗi ngày không quá 6 giờ Chọn dung l ợng máy BA theo phụ tải tính toán: Vì phụ tải tính toán là phụ tải lớn nhất mà thực tế không phải lúc nào cũng nh vậy Cho nên dung lợng chọn theo S tt không nên chọn quá d. Ngoài ra còn phải chú ý đến công suất dự trữ khi xẩy ra sự cố 1 máy (dành cho trạm có 2 máy). Những máy còn lại phải đảm bảo CC đợc 1 lợng công suất cần thiết theo yêu cầu của phụ tải. + Trong điều kiện bình th ờng: - Trạm 1 máy S dm S tt - Trạm n máy n.S dm S tt K qt t (giờ) 0 1 2 24 0,8 0,5 0,6 0,7 K dk Hệ số quá tải dm cd qt I I K = Từ đó xác định đợc phụ tải cực đại cho phép. I cd = K qt .I dm S cd = K qt .S dm S dm dung lợng định mức đ hiệu chỉnh nhiệt độ của BA. S tt - Công suất tính toán của trạm. Trờng hợp cần thiết có thể xét thêm quá tải lúc bình thờng, nh vậy có thể cho phép chọn đợc máy BA có dung lợng giảm đi tiết kiêm vốn đầu t. + Tr ờng hợp sự cố 1 máy BA: (xét cho trạm từ 2 máy trở lên). hoặc đứt một đ- ờng dây: - Với trạm 2 máy k qt .S dm S sc - Tram n máy (n-1).k qt .S dm S sc S dm dung lợng định mức của máy BA đ hiệu chỉnh nhiệt độ. S sc - Phụ tải mà trạm vẫn cần phải đợc cung cấp khi có sự cố. k qt - hệ số quá tải sự cố của máy BA. Khi không có số liệu tra có thể lấy k qt = 1,4 với điều kiện hệ số taie trớc lúc sự cố không quá 93 % và không tải quá 3 ngày, mỗi ngày không quá 6 giờ. 3) Sơ đồ trạm biến áp: a) Sơ đồ trạm biến áp chính: việc lựa chọn phụ thuộc vào đờng dây cung cấp từ nguồn và số đờng dây ra, số lợng và công suất BA, loại thiết bị đóng cắt. a) Độ tin cậy cao dùng cho hộ yêu cầu cao về CCĐ. Máy cắt liên lạc chỉ dùng khi trạm đợc cung cấp từ đờng dây trục chính song song. b) ở phía cao áp chỉ đặt hệ thống dao cách ly, dao ngắt mạch tự động u điểm rẻ tiền b) Sơ đồ trạm biến áp phân x ởng: HV-a Sơ đồ đơn gian nhất. Phía cao áp chi có cầu dao cách ly và cầu chì. Cầu dao cách ly chỉ cho phép cắt dòng không tải máy BA đến 750 kVA (ở cấp 10 kV). HV-b Tơng tự a) dao cách ly đợc thay thế bằng máy cát phụ tải (cho phép đong cắt ngay cả khi máy biến áp đang mang tải). HV-c Để tăng cờng đảm bảo CCĐ, dùng cho các trạm có công suất lớn, hoặc những trạm có nhu cầu đóng cắt máy biến áp thờng xuyên. HV-d Dùng cho các phân xởng thuộc hộ loại 2 hoặc 1. Hai máy biến áp đợc cung cấp từ đờng dây trục chính lộ kép, hoặc từ hai đờng dây khác nhau tới. Chú ý: + Khi dùng sơ đồ dẫn sâu (35-110 kV) ngời ta thờng thay thế các máy cắt của sơ đồ e) bằng hệ thống dao cách ly, dao nối đất tự động để giam vốn đầu t. + Phía hạ áp của các trạm PX các sơ đồ đều dung aptomat hoặc cầu chi hạ áp. Với trạm 2 máy BA. phân đoạn hạ áp thờng đợc thiết kế để làm việc riêng rẽ. Khi có sự cố aptomát liên lạc sẽ tự động đóng phân đoạn của máy sự cố sang máy bên kia. 4.3 Vận hành kinh tế trạm biến áp: Công việc vận hành trạm BA nhằm phát huy đợc các u điểm của PA thiết kế và tận dụng hết khả năng của TB vì vậy trớc hết phải nắm đợc tinh thần của bản thiết kế và các chỉ dẫn cần thiết. + Căn c vào qui trình qui phạm để đề ra những qui địng thích hợp nh: Thao tác thờng xuyên và định kỳ. Sửa chữa kịp thời, ngăn ngừa sự cố phát triển. + Ngoài ra còn vấn đề na đáng quan tâm trong vận hành đó là cho máy BA tải bao nhiêu? thì đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Vấn đề vận hành kinh tế trạm BA chỉ thực hiện với các trạm có từ 2 máy BA trở lên. Xuất phát từ phơng trình tổn thất trong tram và phần mạng sau nó. 2 dmB ' N ' 0 ' B S S PPP += Trong đó: P ' 0 = P 0 + K. Q 0 - Tổn thất không tải qui dẫn của trạm P 0 Tổn thất không tải của may BA trong trạm K. Q 0 - Tổn thất không tải của các phần tử khác của hệ thống (phu thuộc vào l- ợng công suất phản kháng). K Hệ số qui đổi (hệ số tổn thất công suất tác dụng do phải truyền tải công suất phản kháng gây ra). P ' N = P N + K. Q N - Tổn thất ngắn mạch qui dẫn của trạm. P N - Tổn thất ngắn mạch hay tổn thất trong dây cuốn của máy biến áp. Q N Tổn thất ngắn mạch của các phần tử khác trong hệ thống. S - Công suất của phụ tải (công suất truyền tải thực tế của trạm). S dmB Dung lợng định mức của máy biến áp. Trạm có n máy: 2 dm ' N ' 0 ' B S S .P. n 1 P.nP += Tram có n+1 máy: 2 dm ' N ' 0 ' B S S .P. )1n( 1 P).1n(P + ++= Ta thấy quan hệ P ' N và S có dạng P ' N = a + b.S 2 xem HV. MCLL 35ữ220 kV 6ữ20 kV HV-a 35ữ220 kV 6ữ20 kV HV-b HV-a HV-b HV-c HV-d HV-e Khi S < S 1 vận hành 1 máy sẽ kinh tế. S 1 < S < S 2 vận hành 2 máy sẽ kinh tế. S > S 2 vận hành 3 máy sẽ kinh tế. Vậy ta có thể tính đợc công suất có lợi để chuyển từ việc vận hành n sang (n+1) máy bằng cách cân bằng 2 phơng trình, rút ra đợc công suất giới hạn. )1n(n. P P SS ' N ' 0 dm ' += Khi tính sơ bộ có thể xác định trị số gần đúng theo tổn thất công suất trong trạm không kể đến các phần tử khác trên mạng. )1n(n. P P SS N 0 dm ' += + trong thực tế S(t) thay đổi khá nhiều trong 1 ngày VD (xem HV) + Trong trờng hợp đó cần xắp xếp lại, bố trí các máy làm việc sao cho đồ thị phụ tải bằng phẳng hơn và chi sau khi đ tiến hành điều chỉnh phụ tải mới có thể vận hành đợc. + Phơng thức vận hành nh trên là đơn giản, tuy nhiên lại cha hoàn toàn chính xác, vì yêu cầu là vận hành sao cho tổn thất điện năng trong tram BA là ít nhất (vì A không chỉ phụ thuộc vào P mà còn phụ thuộc vào thời gian và chế độ vận hành của máy). A hàng năm tính bằng biểu thức. . S S PtPA 2 dm tt ' N ' 0 += t - thời gian đóng máy vào lới. - thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. = f( T max ; cos tb ) Nh vậy ứng với mỗi chế độ làm việc của máy BA (làm việc 1 ca, 2 ca, 3 ca) ta sẽ có trị số t và coi nh không đổi lấy đạo hàm cảu ham A = f(S). 0 S A = S tu ( A min). 4.4 Đo l ờng và kiểm tra trạm biến áp: Các dụng cụ đo lờng và kiểm tra trong các trạmBA và trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp công nghiệp đợc đặt ra để theo dõi các chế độ làm việc của các trang thiết bị điện và xác định trạng thái của nó. Các thiết bị đo lờng và kiểm tra phải đặt sao cho các nhân viên vận hành, trực có thể theo dõi các chỉ số của chúng một cách dẽ dàng. Các dụng cụ đo lờng và kiểm tra đờng dây và trạm đợc đặt theo 1 số mẫu nh sau: Với đ ờng dây: Với các trạm: 4.5 Lựa chọn cấp điện áp cho HT-CCĐ-XN: 1) Các cấp điện áp dùng trong hệ thống CCĐ-XN: Theo chức năng chia 2 loại: + Điện áp CC trực tiếp cho thiết bị. + Điện áp chuyền tải điện năng đến xí nghiệp và các PX. Điện áp cấp đến thiết bị: + Thiết bị động lực: 127/220; 220/380; 380/660 V. - Các động cơ công suất lớn 6 ữ 10 kV. + Thiết bị công nghệ khác: lò điện trở 10 MVA CC qua máy BA. 6 ữ 20 kV. + 15 ữ 45 MVA CC qua máy BA. 35 ữ 110 kV. + Thiết bị chiếu sáng 220; 110; 30; 12 V. Điẹn áp truyền tải phân phối: Từ nguồn (HT) đến XN (trạm BA trung tâm; TPP.) + Miền Bắc: (220); 110; 35; 22; 10; 6; 0,4; 0,2 kV. + Miến Nam: (220), 66; 31,5; 13,2; 6,6; 0,2 kV. S P B P 0 1 máy 2 máy 3 máy vận hành kinh tế S 1 S 2 0 S t (giờ) S 2 S 1 0 t 1 t 2 t 3 Từ 0 t 1 vận hành 1 máy. t 1 t 2 vận hành 2 máy. t 2 t 3 vận hành 1 máy. + Phơng thức vận hành nh vậy không cho phép vì việc đóng cắt luôn luôn máy BA sẽ giảm tuổi tho BA. 3ữ35 kV A A kWh kVArh 3ữ20 kV A kWh kVArh 3ữ10 kV A kWh kVArh A A kWh kWh 3ữ20 kV A A kWh kVArh kWh A kWh A kWh 35ữ220 kV A A A A kVArh kWh cos W VAr 3ữ20 kV 6ữ20 kV A kWh kVArh 0,6; 0,4 kV 3ữ20 kV A kWh 0,4 kV 2) Lựa chọn điên áp tối u cho HTCCĐ: (lới phân phối). Việc lựa chọn điện áp cho 1 xí nghiệp có 1 ý nghĩa kinh tấ rất lớn phải so sánh kinh tế kỹ thuật nhiều phơng áp. Trớc tiên đa ra các PA về điện áp XN. Sau đó tính hàm chi phí tính toán của chúng. Z tt = (a vh + a tc ).K + C A (4.1) K Vốn cho đờng dây, thiết bị đóng cắt, đo lờng bảo vệ, thiết bị bù So sánh và tím ra Z min PA đợc chọn. Với cách làm nh vậy ta tìm đợc ngay cấp điện áp tối u nằm trong dẫy điện áp tiêu chuẩn. + Ngoài ra trong thực tế nhiều khi cần biết đợc điện áp tối u ngoài dẫy qui chuẩn (tr- ờng hợp làm qui hoạch định hớng phát triển). + Điện áp này có thể xác định dợc bằng cách xây dựng hàm liên tục của chi phí tính toán theo điện áp. Z tt = f(U) (4.2) Từ đó 0 dU dZ tt = U t (Z min ) Trong thực tế không thể thiết lập (4.2) một cách trực tiếp đợc bởi vì dẫy điện áp tiêu chuẩn là rời rạc, hơn nữa chỉ ở những cấp điện áp đó mới tìm đợc hàm Z (vì nó liên quan đến giá thiết bị). Nh vậy chỉ có một số điểm rời rạc của hàm Z tt = f(U). Trên cơ sở đó ta dùng phơng pháp gần đúng xây dựng hàm chi phí tính toán theo điện áp Z tt = P n (U) sao cho hàm này gần đúng nhất với z tt = f(U). Sau đó mọi bài toán đều thực hiện trên Z tt = P n (U) mà ta coi chính là Z tt = f(U) voí một sai số nào đó. Việc tìm ra Z tt = P n (U) thờng sử dụng phơng pháp nội suy. 2) Dùng ph ơng páp nội suy xây dựng điện áp tối u ngoài tiêu chuấn: * Nội dung cua ph ơng pháp: Trong một khoảng xác định nào đó của hàm Z=f(U) đợc thay thế bằng hàm P n (U) sao cho tại mọi điểm nhất định của U i thì P n (U i ) = f(U i ). Các điểm đó đợc gọi là các nút nội suy. Hàm P n (U) có thể cho tuỳ ý, xong để đơn giản và dễ thực hiện các phép tính. Ngời ta thờng chọn hàm P n (U) là một đa thức bậc cao. Sau đó để tìm đợc U t ngời ta giải hàm Z n (U) để tìm ra Z min . Ph ơng pháp nội suy La-grang: cho trớc 3 điểm Z tt1 ; U 1 Z tt2 ; U 2 và Z tt3 ; U 3 gọi là nút nội suy. Đờng P n (U) có dạng thức nội suy gọi là đa giác nội suy Lagrang Z tt (U) = P n (U) = C 1 .U 2 + C 2 .U + C 3 (4.4) Từ điều kiện để Z(U) = P n (U) đi qua các điểm đ cho ta có hệ phơng trình. 1tt312 2 11 ZCUCUC =++ 2tt322 2 21 ZCUCUC =++ (4.5) 1tt332 2 31 ZCUCUC =++ U 1 ; U 2 ; U 3 ; Z tt1 ; Z tt2 ; Z tt3 - các điểm cho trớc. Giải (4.5) sẽ tìm đợc các hệ số của P n (U). Nhng để tìm trực tiếp nghiệm tổng quát ngời ta đa thêm 1 phơng trình: C 1 .U 2 + C 2 U + C 3 = Z(U) (4.6) 1tt312 2 11 ZCUCUC =++ 2tt322 2 21 ZCUCUC =++ (4.7) 1tt332 2 31 ZCUCUC =++ C 1 .U 2 + C 2 U + C 3 = Z(U) Hệ (4.7) là đồng nhất để có nghiệm duy nhất đòi hỏi định thức của nó phải bằng không. 0 Z1UU Z1UU Z1UU Z1UU 2 33 2 3 22 2 2 11 2 1 = (4.8) ở đây coi 1 cũng là ẩn số cùng với C 1 , C 2 , C 3 . Khai triển (4.8) theo Z(U) ta đợc: Z(U) = F 1 (U).Z 1 + F 2 (U).Z 2 + F 3 (U).Z 3 (4.9) Trong đó: F 1 (U) = A 1 (U-U 2 )(U-U 3 ) A=(U 1 -U 2 )(U 1 -U 3 ) F 2 (U) = B 1 (U-U 1 )(U-U 3 ) B=(U 2 -U 1 )(U 2 -U 3 ) F 3 (U) = C 1 (U-U 1 )(U-U 2 ) C=(U 3 -U 1 )(U 3 -U 2 ) Để tim U t Z(U) min biến đổi (4.9) về dạng Z(U)=Z 1 /A(U 2 -U(U 2 +U 3 )+U 2 .U 3 )+Z 2 /B(U 2 -U(U 1 +U 3 )+U 1 U 3 )+Z 3 /C(U 2 U(U 1 +U 2 )+U 1 U 2 ) Lấy đạo hàm theo U và cho = 0 ))2UU(U2( C Z ))UU(U2( B Z ))UU(U2( A Z dU )U(dZ 1 3 31 2 32 1 +++++= Giải PT trên ta đợc: ++ +++++ = C Z B Z A Z 2 )UU( C Z )UU( B Z )UU( A Z U 3 21 21 3 21 2 21 1 t Ph ơng pháp nội suy Niu-Tơn: Đa thức nội suy có dạng. Z(U) = Z 1 + A 1 (U U 1 ) + B 1 (U-U 1 )(U-U 2 ) U 1 U 2 U 3 U 4 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z tt Z = f (U) Z = P n (U) + Để xây dựng đờng cong P n (U) thờng ngời ta sử dụng tiêu chuẩn gần đúng: Đờng cong Z tt = P n (U) đi qua những điểm đ cho trớc. Số điểm đ biết trớc càng nhiều thì P n (U) càng gần f(U). Nhng điện áp tiêu chuẩn không nhiều và các nghiên cứu về phơng pháp nội suy trong tính chọn điẹen áp đ đi đến kết luận là trong trờng hợp sử dụng 3 điểm đ cho hay 4 điểm thì kết quả vẫn gần giống nhau. Tất nhiên về mặt tính toán thì dùng 3 điểm sẽ đơn giản đi nhiều. Dới đây giới thiệu 2 phơng pháp nội suy. = Z 1 + A 1 (U-U 1 ) + B 1 (U 2 U(U 1 +U 2 ) + U 1 U 2 ) (4.13) A 1 và B 1 đợc tính theo điều kiện Z(U) đi qua các điểm đ cho ta sẽ tìm đợc 12 12 1 UU ZZ A = ; )UU)(UU)(UU( )UU)(ZZ()UU)(ZZ( B 132312 3121223 1 = Tron đó Z 1, Z 2, Z 3 ; U 1 U 2 U 3 - các điểm nội suy đ cho. Lấy đạo hàm (4.13) theo U và cho bằng không: 0)UU(BUB2A dU )U(dZ 21111 =++= 1 121 t B2 A 2 UU U + + = Một số công thức kinh nghiêm để tính điện áp tôi u theo quan hệ ( P l, U) Cộng hoad dân chủ Đức: l5,0S.3U += U - [kV] - điện áp truyền tải. S [MVA] - công suất tuyền tải l - [km] - khoảng cách cần truyền tải Mỹ: Stila: P16l34,4U += Nicogoca 4 l.P16U = U - [kV] - điện áp truyền tải. P [MW] - công suất tuyền tải l - [km] - khoảng cách cần truyền tải Thuỵ Điển: P 16 l 17U += U - [kV] - điện áp truyền tải. P [MW] - công suất tuyền tải l - [km] - khoảng cách cần truyền tải . l5,0S.3U += U - [kV] - điện áp truyền tải. S [MVA] - công suất tuyền tải l - [km] - khoảng cách cần truyền tải Mỹ: Stila: P16l 34, 4U += Nicogoca 4 l.P16U = U - [kV] - điện áp truyền tải. P [MW] - công. mạng điện phân x ởng: thông thờng có U dm < 1000 V ~ 35 -2 20 kV 6 - 10 kV 10 - 20 kV HV-d2.1 HV-a2.1 Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ HT sử dụng khi mạng điện cung cấp bên ngoài trùnh với cấp điện. = = = n 1i ii n 1i iii 0 TS TyS y T i - thời gian làm việc của phụ tải thứ i. 4. 2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia làm 2 loại: Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài, sơ đồ cung cấp điện bên trong. SĐ-CCĐ bên ngoài: