đề tài thiết kế máy biến áp mba tìm hiểu thiết bị điện trong trạm biến áp

Đồng thời trạm biến áp cũng là nơi thực hiện các quá trình biến đổi hóa các mạch điện áp từ khu cấp này sang khu cấp khác để làm sao cho thật phù hợp với nhu cầu sử dụng điện.. Thông tin

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP (MBA)

TÌM HIỂU THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TRẠM BIẾN ÁP

Giáo viên hướng dẫn : TS Phan Văn Hiền

Scanned by TapScanner

Từ các số liệu tính toán ở trên ta cho  thay đổi từ 1,2 đến 2,2 ta được bảng sau:

Scanned by TapScanner

Trang 2

1 Khái niệm:

- Trạm biến áp là một trong những bộ phận cực kỳ quan trọng nhất nó là nơi cung cấp điện cho cả một hệ thống mạng lưới điện Đồng thời trạm biến áp cũng là nơi thực hiện các quá trình biến đổi hóa các mạch điện áp từ khu cấp này sang khu cấp khác để làm sao cho thật phù hợp với nhu cầu sử dụng điện

- Năng lượng của trạm biến áp, các nơi quy định về số lượng và các quy tắc vận hành của trạm biến áp đó là những yếu tố mang tầm ảnh hưởng rất lớn về chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện

- Năng lượng của trạm biến áp và các tham số của trạm biến áp cũng tùy thuộc vào lượng tải nó và mọi tần số cũng như các cường độ của điện áp của mạng lưới điện, với cách thức vận hành của trạm biến áp Thông tin số lượng được ghi trên máy rất quan trọng đối với các thiết bị điện và trạm biến áp trong trạm biến áp là điện áp định mức

Trang 3

2 Phân loại

a) Trạm biến áp trung gian

Trạm biến áp trung gian là: trạm có nhiệm vụ hấp thụ điện từ nguồn điện từ mạng lưới điện áp 110kv, 220kv để biến đổi thành các cấp điện áp vừa: 6kv, 10kv, 22kv b) Trạm biến áp phân xưởng

Trạm biến áp phân xưởng hấp thụ điện áp từ trạm biến áp trung giam để chuyển đổi xuống từng cấp điện áp thích hợp để đáp ứng cho các cấp phụ tải của phân xưởng

3 Một số yêu cầu khi thiết kế Trạm biến áp:

- Đảm bảo chất lượng điện năng: Xác định trung tâm phụ tải và vị trí đặt sao cho trạm biến áp nằm trung tâm phủ tải nhằm tiết kiệm được dây, hạn chế sụt áp và tổn hao công suất của mạng điện

- Độ tin cậy cao phụ thuộc vào tính chất loại phụ tải - Chi phí đầu đảm bảo không lãng phí

- An toàn cho thiết bị và người Đảm bảo cả tính mỹ quan công nghiệp, gần lưới điện lực và gần hành lang an toàn điện của đường dây bên cạnh để đẩm bảo an toàn cho người dân địa phương nơi đặt trạm biến áp thì vị trí xây dựng trạm biến áp không ảnh hưởng tới nhà xưởng và các công trình khác

- Trạm biến áp được thiết kế thuận tiện cho việc vận hành và sửa chua

Trang 4

II Dao cách ly

1 Khái niệm:

- Dao cách ly là thiết bị đóng ngắt cơ khí, ở vị trí mở tạo nên khoảng cách cách điện Chúng có khả năng mở hoặc đóng mạch nếu dùng điện đóng mở không đáng kể hoặc sự biến thiên điện áp giữa các đầu cực không đáng kể Trong điều kiện làm việc bình thường và bất thường (ngắn mạch), dao cách ly có thể cho dòng điện chạy qua trong thời gian quy định

- Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cáp không tải, dòng điện không tải của MBA, ở trạng thái đóng dao cách ly phải chịu được dòng điện định mức dài hạn, dòng sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích

2 Cấu tạo và phân loại:

a) Dao cách ly kiểu quay một trụ:

- Dao cách ly kiểu quay một trụ, tiếp điểm đóng mở so với các dao cách ly khác loại dao này đòi hỏi tiết diện mặt bằng nhỏ Do vậy chúng được sử dụng trong các trạm cao áp để giảm kích thước trạm đặc biệt là trong các trạm có nhiều thanh ghóp và dao cách ly

b) Dao cách ly kiểu quay hai trụ:

- Là dao cách ly được sử dụng rộng rãi ở cấp điện áp 72,5kV đến 420kV, chủ yếu cho các trạm ngoài trời Tùy theo vị trí của dao mà có thể kèm hoặc không kèm dao nối đất

- Để đóng mở dao cách ly , người ta dùng hai đế quay, được nối với nhau

Trang 5

bằng thanh kẹp Các sứ đỡ được nối với đế quay, trên đỉnh sứ người ta gắn khớp quay có cần và các tiếp điểm cao áp Khi thao tác cả hai cần quay đều một góc 900 Ở vị trí mở, Dao cách ly có điểm cắt giữa hai trụ sứ tạo nên khoảng cách cách điện nằm ngang

- Bệ quay được lắp bằng bulông cho phép điều chỉnh chính xác hệ thống tiếp xúc Tùy theo yêu cầu mỗi dao cách ly có thể lắp thêm một hoặc hai dao nối đất, giữa chúng có khóa liên động để tránh thao tác nhầm lẫn và cố định vị trí để phòng thay đổi vị trí khi làm việc ở tình huống nguy hiểm như ngắn mạch, gió bão…

c) Dao cách ly hai trụ cắt ở giữa:

- Khi điện áp làm việc của dao cách ly cao, khoảng cách cách điện của dao cách ly lớn đòi hỏi tiếp điểm phải dài Khi đó để giảm điện tích mặt bằng người ta sử dụng dao cách ly loại ngày Thường dùng phổ biến ở các cấp điện áp 400kV trở lên

d) Dao cách ly kiểu ba trụ:

- Dao cách ly và dao nối đất có cơ cấu thao tác riêng và có sự liên kết cơ khí bằng thanh nối

- Dao cách ly hai trụ có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ Nhược điểm của loại này là khoảng cách giữa các pha lớn, khi đóng mở cả hai sứ đều chuyển động nên cần bộ truyền động phức tạp

- Để khắc phục một phần nhược điểm của dao cách ly người ta sử dụng dao cách ly ba trụ Hai sứ cách điện phía ngoài cố định và được dùng để giữ hệ thống tiếp xúc Sứ giữa gắn trên đế quay và đỡ lưỡi dao Khi thao tác sứ quay khoảng 600 để đóng mở dao cách ly

- Dao tiếp đất nếu có được đặt về phía các tiếp điểm tĩnh của dao cách ly, hai sứ cố định phía ngoài

- Nhược điểm của dao cách ly loại này là dùng tới ba sứ đắt tiền, nên thường dùng chúng ở cấp điện áp không cao

3 Công dụng của dao cách ly:

- Dao cách ly là thiết bị tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa các bộ phận đang mang điện và bộ phận cách điện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng

- Dao cách ly được sử dụng để đóng cắt mạch khi dòng điện không tải

(không có dòng điện) Nhờ có dao cách ly nên khi sửa chữa một thiết bị nào

5 Lựa chọn dao cách ly 15kV đặt tại trạm biến áp 15/0,4 kV:

- Điện áp định mức của lưới điện : UđmLĐ = 15 (kV)

- Dòng điện cưỡng bức qua dao cách ly:

Chọn dao cách ly 3DC của Siemens có thông số sau:

Trang 7

III Cầu chì (Cầu chảy) :

1 Khái quát và công dụng:

- Cầu chì (cầu chảy) là loại thiết bị điện dùng để bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh quá dòng (chủ yếu là ngắn mạch) thường dùng bảo vệ cho đường dây, máy biến áp, động cơ

- Cầu chì thực hiện theo nguyên lý tự chảy hoặc uống cong để tách ra khỏi mạch điện khi cường độ dòng điện trong mạch tăng lên đột biến Để làm được điều này, điện trở của chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt độ nóng chảy, kích thước và thành phần thích hợp.

5 Tính chọn cầu chì:

- Các thông số chính và chọn cầu chì phải thỏa mãn có tiêu chuẩn sau đây:

- Chống sét van là thiết bị có tác dụng chống sét đánh xuống các phần tử điện cần được bảo vệ như trạm phân phối, trạm biến áp, dây cáp điện truyền tải và các máy điện khác Thiết bị này được lắp đặt song song với các thiết bị cần bảo vệ Khi có hiện tượng quá áp do sét đánh, dòng điện sẽ được chuyển hướng đến bộ chống sét và truyền xuống đất, bảo đảm an toàn cho hệ thống

2 Cấu tạo:

- Phần chính của chống sét van là chuỗi khe hở phóng điện phép nối tiếp với các tấm điện trở không đường thẳng (điện trở làm việc) Điện trở không đường thẳng chế tạo bằng vật liệu vilit, có đặc điểm là có thể duy

Trang 9

trì được mức điện áp dư tương đối ổn định khi dòng điện tăng Sau khi tản dòng điện sét sẽ có dòng điện ngắn mạch duy trì bởi nguồn điện áp xoay chiều (ngắn mạch qua điện trở làm việc) đi qua chống sét van, dòng này gọi là dòng kế tục Khi cho tác dụng điện trở rất bé do đó dòng sét được tản trong đất dễ dàng và nhanh chóng, ngược lại ở điện áp làm việc thì điện trở tăng cao do đó hạn chế trị số dòng kế tục ( thường không quá 80A) tạo điều kiện thuận lợi cho việc dập hồ quang ở chuỗi khe hở

Chính do tính chất cho qua dòng điện lớn khi điện áp lớn và ngăn dòng điện khi điện áp bé nên loại chống sét này được gọi là chống sét van Trị số điện áp cực đại ở tần số công nghiệp mà chống sét van có thể dập tắt hồ quang của dòng điện kế tục là điện áp dập hồ quang, đó là một trong các tham số chủ yếu của chống sét van

3 Vai trò của chống sét van:

- Chống sét van được sử dụng với mục đích hấp thụ dòng điện tăng cao đột ngột do sét đánh, chuyển hướng chúng xuống đất để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện

4 Nguyên lý hoạt động của chống sét van:

- Nguyên lý hoạt động của chống sét van chủ yếu phụ thuộc vào tính chất của điện trở phi tuyến Khi điện áp đặt lên điện trở phi tuyến tăng cao thì giá trị điện trở của nó giảm và ngược lại, khi điện áp giảm xuống thì điện trở sẽ tăng lên

- Khi có quá điện trở đặt lên chống sét van, điện trở của chống sét van nhanh chóng hạ thấp xuống tạo điều kiện để tháo hết sóng sét qua nó xuống đất, đến khi đặt lên chống sét van chỉ còn là điện áp mạng thì điện trở của chống sét van lại tăng lên rất lớn chấm dứt dòng kế tục vào thời điểm thích hợp nhất Đồng thời trong khi tháo sét, điện áp dư trên chống sét van cũng có giá trị nhỏ, điều này sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị được

Trang 10

V BIẾN ÁP BÙ (BU)

1 Chức năng và các thông số của BU:

Biến áp đo lường dùng để biến đổi điện áp từ trị số lớn xuống trị số thích hợp(100V hay 100/3V) để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, rơle và tự động hóa Như vậy các dụng cụ thứ cấp được tách khỏi mạch điện cao áp nên rất an toàn cho người Cùng vì an toàn, một trong nhưng đầu ra của cuộn dây thứ cấp phải được nối đất Các dụng cụ phía thứ cấp của BU có điện trở rất lớn nên có thể coi BU làm việc ở chế độ không tải

2 Phân loại và cấu tạo biến điện áp:

Biến điện áp được phân thành hai loại: khô và dầu Mỗi loại có thể phân theo số lượng pha: biến điện áp một pha và 3 pha Biến điện áp khô chỉ dùng cho thiết bị phân phối trong nhà Biến điện áp khô một pha dùng cho cấp điện áp 6kV trở lại, còn biến điện áp khô ba pha dùng cho điện áp đến 500V.

Trang 11

VI BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI)

1 Công dụng:

Máy biến dòng điện là thiết bị dùng để biến đổi dòng từ trị số lớn hơn xuống trị số thích hợp ( thường là 5A, trường hợp đặc biệt là 1A hay 10A) với các dụng cụ đo và rơle, tự động hóa,… Cuộn dây sơ cấp của biến dòng có số vòng rất nhỏ, có khi chỉ một vài vòng, còn cuonj thứ cấp có số vòng nhiều hơn và luôn được nối đất để phòng khi cách điện giữa sơ và thứ cấp bị chọc thủng thì không nguy hiểm cho dụng cấp phía thứ cấp và người phục vụ Phụ tải thứ cấp của biến dòng điện rất nhỏ vì vậy có thể coi biến dòng luôn làm việc ở trạng trái ngắn mạch Trong trường hợp không có tải phải nổi đất cuộn thứ cấp để trạnh quá điện áp cho nó

2 Nguyên lý hoạt động của máy biến dòng:

Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ Khi dòng điện xoay chiều chạy qua 1 đường dây dẫn, xung quanh nó sẽ xuất hiện một điện trường, điện trường này cảm ứng lên cuôn dây và sẽ xuất hiện một dòng điện trong đó Tỷ lệ dòng điện này được căn cứ vào số vòng dây được cuộn trong cuộn đây biến dòng

3 Phân loại cấu tạo:

Biến dòng có hai loại chính: biến dòng kiểu xuyên và biến dòng kiểu đế

Biến dòng kiểu xuyên có cuộn dây sơ cấp là một thanh dẫn xuyên qua lõi từ, còn cuộn dây thứ cấp quấn trên lõi từ Tùy theo dòng định mức sơ cấp mà thanh dẫn xuyên có hình dáng và thiết diện khác nhau, dạng thẳng, tiết diện to dùng cho dòng sơ cấp 600A trở lên, dạng cong, có tiết diện nhỏ hơn dùng cho dòng sơ cấp dưới

Trang 12

600A Khi dòng định mức sơ cấp lớn(6000 ÷18000A) điện áp 20kV, cuộn dây sơ cấp là thanh dẫn hình máng, số lượng lõi từ và số lượng cuộn dây thứ cấp tùy thuộc vào công dụng từn loại

Đối với các thiết bị phân phối ngoài trời, người ta dùng biến dòng kiểu đế, vỏ của nó bằng sứ, cách điện bên trong bằng dầu Trong thùng sứ chứa dầu, phia dưới thùng có hộp các đầu ra của các cuộn dây thứ cấp (thường là một số cuộn dây thứ cấp) Khi điện áp cao, thực hiện cách điện giữa các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp gặp khó khăn Vì vậy với cấp điện áp 330kV và cao hơn người ta dùng biến dòng kiểu phân, mỗi cấp có lõi thép riêng

Ngoài hai loại chính biến dòng kể trên còn có các loại biến dòng chuyên dùng khác như biến dòng thứ tự không, biến dòng bão hòa nhanh, biến dòng chuyên dòng cho bảo vệ so lệch ngang của máy phát điện,…

4 Các hãng sản xuất máy biến dòng

+ CB: aptomat tép (dòng cắt thấp, thường làm aptomat nhánh)

- Aptomat được lựa chọn theo các điều kiện sau: Uđm (Ue) ≥ Uđm lưới điện

Iđm (In) ≥ Itt

Icđm (Icu hoặc Ics) ≥ IN

Trong đó :

- Icu (kA) là dòng khả năng cắt ngắn mạch đinh mức của aptomat theo thông số nhà sản xuất đưa ra Tuy nhiên trong điều kiện vận hành thực tế thì hiếm khi nào aptomat phải cắt dòng điện ngắn mạch đúng bằng dòng khả năng cắt định mức Vì vậy hiện nay các nhà sản xuất đưa ra thêm định nghĩa mới về dòng ngắn mạch thao tác (Ics) và dòng này tính theo % Icu

1 Chọn CB cho phía hạ áp của trạm biến áp

- Chọn CB tổng cho phía hạ áp trạm biến áp:

Trang 15

VIII Kiểm tra ngắn mạch, đóng cắt CB bằng phần mềm ETAP:

1 Kết quả tính ngắn mạch trên phần mềm Etap:

Hình 1.1: Kết quả tính ngắn mạch trên ETAP

Trang 16

2 Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạnh trên Aptomat:

2.1 Khi ngắn mạch ở nhánh 1.

Hình 2.1 Tác động của Aptomat khi ngắn mạch nhánh 1

- Khi ngắn mạch ở nhánh 1 thì Aptomat ở nhánh 1 sẽ tác động trước Nếu Aptomat ở nhánh 1 không tác động thì thì Aptomat tổng sẽ tác động.

Trang 17

Hình 2.2: Đặc tính đường cong bảo vệ của CB tổng và CB nhánh 1

Trang 18

2.2 Khi ngắn mạch ở nhánh 2.

Hình 2.3 Tác động của Aptomat khi ngắn mạch nhánh 2

- Khi ngắn mạch ở nhánh 1 thì Aptomat ở nhánh 1 sẽ tác động trước Nếu Aptomat ở nhánh 1 không tác động thì thì Aptomat tổng sẽ tác động.

Trang 19

Hình 2.4: Đặc tính đường cong bảo vệ của CB tổng và CB nhánh 2

Trang 20

2.3 Khi ngắn mạch ở nhánh 3.

Hình 2.5 Tác động của Aptomat khi ngắn mạch nhánh 2

- Khi ngắn mạch ở nhánh 1 thì Aptomat ở nhánh 1 sẽ tác động trước Nếu Aptomat ở nhánh 1 không tác động thì thì Aptomat tổng sẽ tác động

Trang 21 Hình 2.5: Đặc tính đường cong bảo vệ của CB tổng và CB nhánh 3.