thiết kế trạm biến áp 0 kv vĩnh lộc

hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh

Trang 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110 KV VĨNH LỘC

SINH VIÊN : NGUYỄN MINH THUẬN

90Thursday, June 13, 20249:36:26 PM9:36:26 PM90Thursday, June 13, 20249:36:26 PM9:36:26 PM90Thursday, June 13, 20249:36:26 PM9:36:26 PM

hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoi

hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoi

90hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoiThursday, June 13, 2024

Trang 2

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

Nguyễn Minh Thuận, MSSV: 15043681

c Phụ tải tự dùng của trạm biến áp:

- Công suất: Smax = 1,4 MVA - Hệ số công suất: cosφ = 0,85

4 Kết quả

Mục tiêu của việc thực hiện khóa luận này là hoàn thành thiết kế phần điện cho trạm

biến áp 110k Vĩnh Lộc Nội dung thực hiện bao gồm 9 chương sau: Tổng Quan, Phụ Tải

Điện, Sơ Đồ Cấu Trúc Trạm Biến Áp, Chọn Máy Biến Áp, Sơ Đồ Nối Điện, Tính Toán Dòng Điện Ngắn Mạch, Tính Toán Tổn Thất Điện Năng Trong Máy Biến Áp, Chọn Khí Cụ Điện Và Các Phần Dẫn Điện, Tổng Kết

hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoi902413069:36:25 PM9:36:25 PM902413069:36:25 PM9:36:25 PM902413069:36:25 PM9:36:25 PM

hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoi90Thursday, June 13, 20249:36:25 PM9:36:25 PM90Thursday, June 13, 20249:36:25 PM9:36:25 PM90Thursday, June 13, 20249:36:25 PM9:36:25 PM

hghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoihghieh euu tihh hihh thue hieh bao hiem y te eho hguoi hgheo tai xa tah tieh huyeh ehuohg my thahh uho ha hoi

Trang 3

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày 9 tháng 6 năm 2018

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

CHƯƠNG 1 10

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 10

1.1 KHÁI NIỆM 10

1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CHÍNH KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 11

1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP SẼ THIẾT KẾ 12

3.2 CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 18

3.3 CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN 18

CHƯƠNG 4 23

CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 23

4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 23

4.2 QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 25

4.2.1 Quá tải hệ thống ( quá tải bình thường của máy biến áp ) 26

4.2.2 Quá tải sự cố của máy biến áp 26

4.3 TÍNH TOÁN CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 27

4.4 CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 27

CHƯƠNG 5 31

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 31

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

5.1 KHÁI NIỆM 31

5.2 CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN 32

5.2.1 Sơ đồ hệ thống thanh góp không phân đoạn 32

5.2.2 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn 33

5.2.3 Sơ đồ hệ thống hai thanh góp 35

5.2.4 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng 36

5.3 PHƯƠNG ÁN CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM ĐANG THIẾT KẾ 37

CHƯƠNG 6 39

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 39

6.1 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 39

6.2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BA PHA 40

6.3 TÍNH NGẮN MẠCH TRONG MẠNG HẠ THẾ U < 1000V 42

6.4 TÍNH NGẮN MẠCH CHO TRẠM BIẾN ÁP 43

CHƯƠNG 7 50

TÍNH TOÁN TỐN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 50

7.1 KHÁI NIỆM 50

7.2 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP 50

7.3 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP VỚI TRẠM BIẾN ÁP ĐANG THIẾT KẾ 53

7.3.1 Tính toán tổn thất điện năng trong hai máy biến áp ba pha ba cuộn dây 53

7.3.2 Tính toán tổn thất điện năng trong hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây 54

7.3.3 Tính toán tổng tổn thất điện năng trong các MBA của trạm 55

CHƯƠNG 8 56

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 56

8.1 KHÁI NIỆM CHUNG 56

8.2 CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN 56

8.2.1 Các khí cụ đóng – mở 56

8.2.2 Các khí cụ điện phục vụ cho đo lường, tự động, bảo vệ relay 56

8.2.3 Các khí cụ điện hạn chế dòng ngắn mạch ( kháng điện ) 57

8.2.4 Phần dẫn điện 57

8.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CHÍNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH TOÁN ĐỂ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 57

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

8.3.1 Các chế độ làm việc của mạng điện 57

8.3.2 Tính toán xung nhiệt của dòng ngắn mạch: 58

8.4 CÁC ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN KHÍ CỤ VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 58

8.4.1 Về điện áp 58

8.4.2 Về dòng điện 59

8.4.3 Kiểm tra về ổn định nhiệt 59

8.4.4 Kiểm tra về độ ổn định linh động 59

8.5 CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN, MÁY CẮT PHỤ TẢI, DAO CÁCH LY 60

8.5.1 Chọn máy cắt 60

8.5.2 Chọn dao cách ly 65

8.6 CHỌN DÂY DẪN – THANH GÓP 68

8.6.1 Chọn dây dẫn và thanh góp 110kV 71

8.6.2 Chọn dây dẫn và thanh góp 35kV 73

8.7 CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) 78

8.7.1 Khái niệm 78

8.7.2 Chọn máy biến áp điện áp (BU) cho trạm 78

8.8 CHỌN BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI) 80

8.8.1 Khái niệm 80

8.8.2 Chọn biến dòng điện 82

8.9 LỰA CHỌN VAN CHỐNG SÉT (LA) 84

9.2 SƠ ĐỒ TỰ DÙNG CỦA TRẠM BIẾN ÁP 87

9.3 CHỌN CÔNG SUẤT MBA TỰ DÙNG CỦA TRẠM 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Trang 8

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 35 kV 15

Hình 2.2 Đồ thị phụ tải của toàn trạm biến áp 16

Hình 5.1 Sơ đồ hệ thống thanh góp không phân đoạn 32

Hình 5.2 Sơ đồ hệ thống thanh góp phân đoạn bằng một dao cách ly 33

Hình 5.3 Sơ đồ hệ thống phân đoạn bằng hai dao cách ly 34

Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống phân đoạn bằng máy cắt 34

Hình 5.5 Sơ đồ hệ thống hai thanh góp 35

Hình 5.6 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng 36

Hình 6.1 Sơ đồ thay thế điện kháng 45

Hình 6.2 Sơ đồ thay thế điện kháng ngắn mạch tại N1 46

Hình 6.3 Sơ đồ thay thế điện kháng ngắn mạch tại N2 47

Hình 6.4 Sơ đồ thay thế điện kháng ngắn mạch tự dùng 48

Trang 9

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp công suất theo đồ thị phụ tải của trạm có phần tự dùng 14

Bảng 4.1 Bảng giá trị kiểm tra quá tải sự cố 29

Bảng 4.2 Bảng thông số máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây 63 MVA 30

Bảng 7.1 Bảng giá trị tổn thất điện năng trong hai máy biến áp ba pha ba cuộn dây 53

Bảng 8.1 Bảng thông số máy cắt cấp 110 kV SF6 63

Bảng 8.2 Bảng thông số máy cắt cấp 35 kV 64

Bảng 8.10 Bảng thông số chống sét van ABB cấp 110 kV 86

Bảng 9.1 Bảng thông số máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 1.6 MVA 88

Trang 10

Phân loại:

Trạm biến áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng của trạm

Theo điện áp, trạm biến áp được chia thành trạm biến áp tăng và trạm biến áp giảm:

 Trạm tăng áp: thường đặt ở nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải đi xa

 Trạm hạ áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ thống truyền tải rồi giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cung cấp cho các phụ tải tiêu thụ

Theo mức độ quy mô của trạm biến áp, người ta chia làm hai loại:

 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực thường có điện áp cấp lớn (500, 220, 110 kV) để phân phối cho các phụ tải (220, 110, 22, 15 kV) là các trạm biến áp phân phối

 Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho các phụ tải của xí nghiệp, khu dân cư, trường học,… thường có cấp điện áp nhỏ (10;6;0,4 kV)

 Trạm biến áp ngoài trời: phù hợp với các trạm khu vực và trạm địa phương có công suất lớn

 Trạm biến áp trong nhà: phù hợp với trạm địa phương và các nhà máy có công suất nhỏ

Trang 11

Những thành phần cơ bản của một trạm biến áp:

 Máy biến áp

 Thiết bị phân phối sơ cấp  Thiết bị phân phối thứ cấp  Hệ thống tự dùng

 Hệ thống bảo vệ rơle  Hệ thống chống sét

1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CHÍNH KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

Những vấn đề lưu ý khi thiết kế trạm biến áp:

 Trạm biến áp nên đặt gần ở phụ tải

 Thuận tiện giao thông dễ dàng chuyên chở các thiết bị xây dựng trạm

 Không nên đặt ở các trung tâm thành phố vì sẽ làm tăng chi phí đầu tư cũng như làm mất mỹ quan đô thị

 Nên đặt trạm ở những nơi khô ráo, tránh những khu vực ẩm ướt hoặc mức nước ngầm cao hơn đáy móng

 Tránh đặt trạm ở những nơi sạt lở  Tránh xa các khu vực dễ cháy nổ

Tóm lại: Việc chọn vị trí cố định đặt trạm biến áp là khá quan trọng vì nó sẽ quyết

định về chi phí, an toàn

Các công việc chính khi thiết kế trạm biến áp:

 Tổng hợp phụ tải

 Chọn sơ đồ cấu trúc và sơ đồ nối điện  Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng  Tính toán ngắn mạch

 Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp:

Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ là phải đảm bảo đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép Ngoài ra còn phải đảm bảo về mặt kinh tế, an toàn,… một phương án được xem là hợp lý khi thỏa mãn các yêu cầu sau:

Trang 12

 Đảm bảo chất lượng điện năng  Đảm bảo độ tin cậy cao

 Vốn đầu tư thấp

 An toàn cho người và thiết bị  Thuận tiện sửa chữa, vận hành  Có tính khả thi

Tuy nhiên những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau do đó khi thiết kế cần kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra phương án tối ưu

1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP SẼ THIẾT KẾ

Thiết kế trạm biến áp 110/35/10 kV có các thông số sau:

Hệ thống:

Trạm biến áp được nối với hệ thống có các thông số như sau:  Công suất ngan mach hệ thống: SkHT = 2000 MVA  Cung cấp điện cho trạm bằng 2 đường dây dài = 60 km

Phụ tải 35 kV:

Phụ tải 35 kV có các thông số như sau:  Công suất: Smax = 85 MVA  Hệ số công suất: cosφ = 0,85  Số đường dây phụ tải : 8

 Đồ thị phụ tải ở cấp 110 kV như sau:

Phụ tải tự dùng của trạm biến áp:

- Công suất: Smax = 1,4 MVA - Hệ số công suất: cosφ = 0,85

Trang 13

P : công suất tác dụng, đơn vị: W, kW, MW

Q : công suất phản kháng , đơn vị: Var, kVar, MVar S : công suất biểu kiến, đơn vị: VA, kVA, MVA Về trị số:

os.sin

PS c

Điện năng (A) là công suất điện tiêu thụ trong thời gian T

0T ( ). i. i

AP t dtP T

Đơn vị: Wh, kWh, MWh

2.2 PHÂN LOẠI PHỤ TẢI

Phân loại phụ tải theo tính chất:

 Phụ tải động lực: cung cấp cho các động cơ điện  Phụ tải chiếu sáng

Phân loại phụ tải theo khu vực sử dụng:

 Phụ tải công nghiệp: cung cấp cho khu công nghiệp  Phụ tải nông nghiệp: cung cấp cho khu nông nghiệp  Phụ tải sinh hoạt: cung cấp cho vùng dân cư

Trang 14

Phân loại phụ tải theo mức độ quan trọng:

 Phụ tải loại 1  Phụ tải loại 2  Phụ tải loại 3

2.3 TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

Tổng hợp đồ thị phụ tải là cộng hai hoặc nhiều đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp do trạm biến áp cung cấp điện Phụ tải tổng này bao gồm cả phần tổn hao trong truyền tải ( qua máy biến áp) và phần tự dùng phục vụ cho việc truyền tải điện năng Std

Tự dùng của trạm biến áp không phụ thuộc hoàn toàn vào công suất của trạm biến áp mà chủ yếu vào trạm biến áp có hay không có người trực thường xuyên và vào hệ thống làm lạnh của máy biến áp ( có quạt, có hệ thông bơm dầu, nước cưỡng bức )

Công suất tự dùng của trạm biến áp đang thiết kế: Std = 1,4 MVA

Để tổng hợp đồ thị phụ tải có thể dùng phương pháp vẽ tổng hợp các đồ thị phụ tải đã cho Đồ thị phụ tải tổng hợp vẽ từ thời gian nhỏ đến lớn và trong thời gian có cộng các phụ tải lại, sau đó cộng thêm phần tự dùng hay tổn hao

Thành lập thành bảng tổng hợp phụ tải theo phương pháp lập bảng cho P và Q, sau đó tính S nếu cosφ khác nhau Trường hợp nếu có cosφ như nhau có thể chỉ vẽ cho P

Tổng hợp đồ thị phụ tải trạm biến áp đang thiết kế

Đồ thị phụ tải của trạm biến áp đang thiết kế là tổng hợp đồ thị phụ tải ở cấp điện áp 35kV và cả phần tự dùng Std = 1.4 MVA

tdS  P Q S

Bảng 2.1 Bảng tổng hợp công suất theo đồ thị phụ tải của trạm có phần tự dùng

STT Thời gian Phụ tải ở cấp điện áp S (MVA) theo từng cấp điện áp

Trang 15

6 18 – 22(h) 76.5 1.4 77.9 90.2%

Đồ thị phụ tải cấp điện áp 35kV:

Đồ thị phụ tải của toàn trạm:

Hình 2.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 35 kV

Trang 16

Nhận xét:

Trạm biến áp nhận điện năng từ hệ thống và cung cấp cho phụ tải theo đồ thị phụ tải Hình 2.2 Công suất phụ tải của trạm lớn nhất từ 8h – 12h và từ 13h – 18h, Smax = 86.4 MVA Công suất phụ tải của trạm nhỏ nhất từ 22h – 5h hôm sau, Smin = 60.9 MVA Đồ thị phụ tải của trạm là cơ sở để chọn máy biến áp cho trạm biến áp

Hình 2.2 Đồ thị phụ tải của toàn trạm biến áp

Trang 17

Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc

 Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính như: máy biến áp, máy cắt,… cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành

 Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống khi bình thường cũng như cưỡng bức ( có một phần tử không làm việc được )

 Tổn hao qua máy biến áp nhỏ, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai lần biến áp không cần thiết

 Vốn đầu tư hợp lí, chiếm diện tích càng nhỏ càng tốt

 Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay cấu trúc đã chọn Trong thực tế rất khó đảm bảo các yêu cầu vì các điều kiện có sự mâu thuẫn với nhau Vì vậy trong từng trường hợp cụ thể ta chọn sơ đồ thích ứng để đảm bảo kỹ thuật, kinh tế

Khi thiết kế trạm biến áp ta đưa ra nhiều phương án khả thi trên cơ sở phân tích tối ưu khuyết điểm của từng phương án; so sánh điều kiện kỹ thuật – kinh tế rồi chọn phương án tối ưu

Thường một trạm biến áp có thể có nhiều phương án cấu trúc khác nhau, để chọn phương án nào cần cân nhắc các khía cạnh sau đây:

 Số lượng máy biến áp

 Tổng công suất các máy biến áp

 Tổn hao điện năng tổng qua các máy biến áp

Trang 18

3.2 CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP

Chọn số lượng máy biến áp cho từng cấp điện áp của trạm phải căn cứ vào những điều kiện như độ tin cậy cung cấp điện, công suất của phụ tải cần cung cấp và tính kinh tế Do đó, ta có các phương án lựa chọn số lượng máy biến áp như sau:

Hai máy biến áp

Là phương án được sử dụng nhiều nhất vì tính đảm bảo liên tục cung cấp điện cao Phương án này được thiết kế khi:

 Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống

 Khi không có máy biến áp lớn phù hợp với phụ tải

 Không có khả năng chuyên chở và xây lắp máy biến áp lớn

Ba máy biến áp chỉ sử dụng trong trường hợp đặc biệt

Khi không có hai máy biến áp phù hợp

Trạm biến áp đã xây dựng, khi phát triển phụ tải không có khả năng thay 2 máy mới nên phải đặt thêm máy biến áp thứ 3

Đặt 3 máy biến áp thường đưa đến tăng vốn đầu tư, tăng diện tích xây dựng, phức tạp xây lắp Đặc biệt khi sử dụng máy biến áp ba cuộn dây hay từ ngẫu không nên dùng máy biến áp làm việc song song

3.3 CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN

Trang 19

bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải loại và ta cũng không thể dùng nhiều hơn hai máy biến áp vì chi phí đầu tư sẽ cao

Xem xét một số phương án

Phương án 1: Qua máy biến áp hai cuộn dây, giảm dần từ điện áp cao xuống

Phương án này được sử dụng khi phụ tải ở cấp điện áp thấp nhỏ hơn phụ tải ở cấp điện áp cao: ST > SH

Ưu điểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục  Cấu trúc rõ ràng

 Phù hợp với những nơi vận chuyển khó khăn

Khuyết điểm:

 Số lượng máy biến áp nhiều  Giá thành cao

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc dùng giảm dần

Trang 20

 Tổn thất điện năng lớn vì cấp 10 kV phải qua hai lần biến áp

Phương án 2: Dùng hai máy biến áp hai cuộn dây 110/35 kV và 110/10 kV

Ưu điểm:

 Phụ tải mỗi cấp chỉ qua một lần biến áp

Nhược điểm:

 Số lượng máy biến áp nhiều  Vốn đầu tư lớn

 Tổn thất điện năng lớn

Hình 3.2 Sơ đồ dùng máy biến áp hai cuộn dây cung cấp cho từng cáp điện áp

Trang 21

Phương án 3: Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây 115/38.5/11kV

Ưu điểm:

 Số lượng máy biến áp ít  Tổn thất điện năng nhỏ  Vốn đầu tư thấp

Khuyết điểm:

 Khó chọn máy biến áp có công suất phù hợp

 Công suất lớn kéo theo kích thước và trọng lượng máy biến áp lớn có thể gặp khó khăn khi vận chuyển

Chú ý: không nên dùng ≥ 3 MBA ba cuộn dây hay từ ngẫu, vì như vậy sẽ không tốt

khi bố trí thiết bị phân phối điện

Nhận xét

Phương án 3 đơn giản vì chỉ sử dụng hai máy biến áp nên nhìn sơ bộ sẽ tổn hao điện năng nhỏ hơn hai phương án còn lại, hơn nữa khi sử dụng ít máy biến áp thì số lượng máy cắt sẽ ít và diện tích trạm nhỏ

Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc dùng hai máy biến áp ba pha ba cuộn dây

Trang 22

Phương án 1 sử dụng 4 máy biến áp nên sẽ tốn nhiều diện tích trạm, chi phí cao Mặt khác, phụ tải cấp 10kV phải chịu tổn thất qua hai lần biến áp nên hiệu suất truyền tải giảm, chi phí cao

Phương án 3 ngoài việc phải sử dụng 4 máy biến áp còn có một nhược điểm lớn nhất là lệch điện áp giữa sơ cấp và thứ cấp lớn (110/10kV) làm tính khả thi của phương án này giảm vì hầu như không chọn được máy biến áp thích hợp Nếu đặt hàng thì sẽ tăng chi phí và khó thay thế về sau này Nói chung phương án này có nhiều hạn chế và ít được sử dụng

Kết luận: Trong 3 phương án ta chọn phương án 3 vì có nhiều ưu điểm và phù hợp

với yêu cầu thiết kế trạm biến áp, đáp ứng thực tế của nghành điện nước ta phương diện kỹ thuật cũng như các yêu cầu về kinh tế

Trang 23

CHƯƠNG 4

CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

4.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện áp khác Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 110, 220, 500 Kv, … thường qua máy biến áp tăng điện áp máy phát ( Umf ) lên điện áp tương ứng Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với mạng phân phối ( 22, 15, 0.4 kV …)

Trong hệ thống lớn cần phải qua nhiều lần tăng, giảm áp mới đưa điện năng từ các máy phát đến các hộ tiêu thụ Vì vậy tổng công suất của máy biến áp trong hệ thống có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát điện

Máy biến áp thường được chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo ra khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ ( khoảng 10% ), cho nên trọng lượng kích thước rất lớn Chọn máy biến áp là một khâu quan trọng trong việc cung cấp điện liên tục cho các phụ tải Vì khi có sự cố xảy ra với máy biến áp thì dẫn đến thất thoát về kinh tế -–ật chất, Ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình và tiến độ hoạt động của các hộ tiêu thụ Chọn máy biến áp phải đảm bảo cung cấp điện trong khi làm việc bình thường cũng như lúc qua tải Khi chọn máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển của phụ tải Tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy biến áp khi phụ tải tăng Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn công suất tối ưu cần thỏa mãn các điều kiện nêu trên

Số lượng công suất máy biến áp được xác định theo tiêu chuẩn kinh tế – kỹ thuật sau:

 An toàn, đảm bảo tính cung cấp điện  Vốn đầu tư thấp

 Chi phí vận hành nhỏ nhất

 Dung lượng máy biến áp trong một trạm nên đồng nhất

Các đặc điểm cần lưu ý khi sử dụng máy biến áp

Trang 24

Máy biến áp là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng Trong hệ thống điện chỉ có máy phát mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q

Máy biến áp thường được chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo rời ra trong khi chuyên chở chiểm tỉ lệ rất nhỏ ( khoảng 10% ), cho nên trọng lượng, kích thước chuyên chở rất lớn Vì vậy khi sử dụng cần chú ý về khả năng chuyên chở khi xây lắp

Tiến bộ khoa học về chế tạo ( chủ yếu là với vật liệu cách điện, thép từ ) tiến bộ rất nhanh, cho các máy biến áp có kích thước, trọng lượng, tổn hao và giá thành nhỏ hơn Vì vậy, khi cọn công suất máy biến áp cần tính đến khả năng tận dụng tối đa ( xét khả năng quá tải cho phép ) tránh vận hành non tải máy biến áp đưa đến tổn hao lớn, kéo dài thời gian sử dụng không cần thiết

Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi vận hành Nhiệt độ của máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào công suất mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm lạnh

Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn cua mỗi nước, thường cách nhau lớn, nhất là khi công suất càng lớn Điều này đưa đến nếu tính toán không chính xác có thể phải chọn máy biến áp có công suất lớn không cần thiết

Khi chọn công suất của máy biến áp cần phải chú ý đến khả năng phát triển phụ tải, tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy khi phụ tải tăng Điều này cần cân nhắc có khoa học và thực tế mới có thể chọn được công suất tối ưu để thỏa mãn tất cả các điều kiện nêu trên

Hiện nay có nhiều loại máy biến áp:  Máy biến áp một pha, ba pha

 Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộ̊n dây  Máy biến áp có cuộn dây phân chia  Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha  Máy biến áp tăng, máy biến áp hạ

 Máy biến áp có và không có điều chỉnh dưới tải

Máy biến áp lại do nhiều nước chế tạo theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau, điều kiện làm việc cũng có thể khác nhau Khi thiết kế cũng cần chú ý đến khía cạnh này

Trang 25

Các thông số định mức của máy biến áp:

Công suất định mức ( SđmB ): là công suất liên tục truyền qua máy biến áp trong thời hạn phụ vụ ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do nhà chế tạo quy định như điện áp định mức, đặc biệt là nhiệt độ môi trường làm mát

Phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tuổi thọ yêu cầu công suất định mức của máy biến áp có thể thay đổi, tuy nhiên không vượt quá điều kiện về nhiệt độ của vật liệu dẫn điện và vật liệu cách điện trong máy biến áp Với các máy biến áp hiện nay là: ϑcpđm = 98 ̊C Khi vận hành máy biến áp, môi trường xung quanh không thể luôn giống với qui định Phụ tải của máy biến áp luôn thay đổi và phần lớn thời gian là thấp hơn định mức, do đó tuổi thọ của máy biến áp bị kéo dài một cách không cần thiết Vì vậy ta phải tận dụng khả năng tải công suất lớn hơn định mức trong khoảng thời gian cho phép của máy biến áp, gọi là quá tải máy biến áp

Hệ thống làm mát máy biến áp

Có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp làm mát yêu cầu điều kiện vận hành nhất định, khi không thực hiện đúng quy định có thể làm tăng nhiệt đọ máy biến áp đưa đến giảm tuổi thọ, thậm chí đưa đến giảm máy biến áp Làm mát máy biến áp có các phương pháp sau:

 Làm mát máy biến áp theo quy luật tự nhiên

 Làm mát máy biến áp bằng dầu có thêm quạt để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt và tản nhiệt

 Làm mát bằng phương pháp tuần hoàn cưỡng bức dầu và tăng thêm quạt  Làm mát bằng dầu nước

 Làm mát kiểu khô

4.2 QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

Một máy biến áp có khi vận hành non tải, thì cũng có thể vận hành quá tải trong một khoảng thời gian mà không làm hỏng máy biến áp Từ quan hệ về sự hao mòn cảu máy biến áp, trong thời gian vận hành có thể tính được khả năng quá tải cho phép của nó khi biết đồ thị phụ tải, để cho sự hao mòn trong thời gian cho phép không vượt quá định mức

Thường ta chọn máy biến áp theo hai điều kiện sau:

Trang 26

4.2.1 Quá tải hệ thống ( quá tải bình thường của máy biến áp )

Quy tắc này được áp dụng khi ở chế độ bình thường hằng ngày có những lúc máy biến áp vận hành non tải ( K1 < 1 ) và có những lúc vận hành quá tải ( K2 >1 )

Trình tự tính toán như sau:

 Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua máy biến áp chọn công suất cảu máy biến áp bé hơn Smax và lớn hơn Smin:

Smin < SB < Smax

 Đẳng trị đồ thị phụ tải qua máy biến áp thành đồ thị phụ tải chỉ có hai bậc K1

và K2 với thời gian quá tải T2

 Từ đường cong phụ tải khả năng tải của máy biến áp có công suất và nhiệt độ đằng trị môi trường xung quanh tương ứng xác định khả năng quá tải cho phép K2cp tương ứng với K1, K2 và T2

Nếu K2cp > K2 nghĩa là máy biến áp đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho mà không lúc nào ϑcd > 140̊ C và tuổi thọ của máy biến áp vẫn đảm bảo

Nếu K2cp < K2 tức là máy biến áp đã chọn không có khả năng đảm bảo 2 điều kiện trên Do đó phải chọn máy biến áp có công suất lớn hơn

Khi đã chọn công suất máy biến áp lớn hơn Smax của đồ thị phụ tải không cần kiểm tra khả năng này

K1, K2, K2cp và T2 được tính theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của thầy Huỳnh Nhơn trang 32, 33

4.2.2 Quá tải sự cố của máy biến áp

Khi hai máy biến áp vận hành song song mà một trong hai bị sự cố phải nghỉ, máy biến áp còn lại có thể thể vận hành với phụ tải lớn hơn định mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian năm ngày đem nếu thỏa mãn các điều kiện:

Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về hai bậc, trong đó: K1 < 0,93; K2 < 1,4 đối với máy biến áp đặt ngoài trời và K2 < 1,3 với máy biến áp đặt trong nhà, T2 < 6 giờ, chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không được vượt quá 140̊ C và tốt nhất là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh máy biến áp

Trang 27

4.3 TÍNH TOÁN CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP Trường hợp chỉ có 1 máy biến áp

Kqtbt SđmB ≥ Smax

Trong đó: Kqtbt là khả năng quá tải thường xuyên

Trường hợp có hai máy biến áp ghép song song

Công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện một máy nghỉ, máy còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép tải lớn hơn công suất cực đại của phụ tải

Kqtsc SđmB ≥ Smax

Trường hợp có 3 máy biến áp ghép song song

Công suất máy biến áp được chọn theo công thức:

4.4 CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP

Số lượng và công suất của máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

 An toàn, liên tục cung cấp điện

Trang 28

 Vốn đầu tư nhỏ nhất

 Chi phí vận hành hàng năm thấp nhất

Ngoài ra còn chú ý đến việc tiêu tốn kim loại ít nhất, các khí cụ và thiệt bị điện phải có thể một cách dễ dàng, dung lượng máy biến áp trong một nên đồng nhất,

Chọn máy biến áp phần cao

Chọn hai máy biến áp ba pha ba cuộn dây:

Đồ thị phụ tải của toàn trạm:

Bảng tổng hợp công suất theo đồ thị phụ tải của trạm có phần tự dùng

STT Thời gian Phụ tải ở cấp điện áp S (MVA) theo từng cấp điện áp

Trang 29

7 22 – 24(h) 59.5 1.4 60.9 70.5%

Từ đồ thị phụ tải, ta có:

Với máy biến áp ba pha ba cuộn dây có S = 63 MVA, ta cần kiểm tra 2 loại quá tải

Quá tải thường xuyên: Ở đây ta không kiểm tra quá tải thường xuyên do Smax= 86.4MVA nhưng ta dùng 2 máy biến áp làm việc song song có công suất mỗi máy biến áp là 63 MVA nên cho dù phụ tải làm việc ở công suất lớn nhất thì hai máy biến áp vẫn làm việc ở chế độ non tải Vì thế ta chỉ kiểm tra ở chế độ quá tải sự cố

Kiểm tra quá tải sự cố của máy biến áp ta có bảng giá trị sau:

Công suất MBA chọn theo điều kiện 1 MBA nghỉ, MBA còn lại với khả năng quá tải sự cố có khả năng cung cấp đủ Smax = 86.4 MVA

Kiểm tra quá tải sự cố của máy biến áp có Sđm = 63 MVA ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.1 Bảng giá trị kiểm tra quá tải sự cố

Thời

gian 05h 58h 812h 1213h 1318h 1822h 2224h Si(MVA) 60.9 77.9 86.4 73.65 86.4 77.9 60.9

1.05 0.9363

Trang 30

Từ bảng giá trị với Sđm = 63MVA ta thấy thời gian quá tải là 20h, lớn hơn 6h hơn nữa K1 > 0.93 cho nên máy biến áp ba pha ba cuộn dây có Sđm = 63MVA không cho phép hoạt động quá tải sự cố với đồ thị phụ tải đã cho ( có thể hoạt động quá tải trong 6h với điều kiện có người giám sát và vận hành)

Nhận xét: Vì máy biến áp đã chọn không cho phép hoạt động quá tải sự cố nên khi

có sự cố xảy ra ta cần cắt bớt tải, để tránh trường hợp làm hư hỏng cũng như giảm tuổi thọ của máy Tuy nhiên phương án này đã thỏa điều kiện về tính kinh tế, giảm chi phí đầu tư khi thiết kế

Kết luận: Chọn MBA Sđm = 63 MVA

Máy biến áp ba pha ba cuộn dây có Sđm = 63 MVA do Nga sản xuất có các thông số hệ thống sau:

Bảng 4.2 Bảng thông số máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây 63 MVA

30.3/117.5

Giá tiền

(bảng tra máy biến áp ba pha ba cuộn dây 110kv trang 249_Thiết Kế Nhà Máy Điện Và

Trạm Biến Áp_Huỳnh Nhơn)

Trang 31

CHƯƠNG 5 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 5.1 KHÁI NIỆM

Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị khí cụ điện có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn điện để cung cấp phân phối cho các phụ tải cùng một cấp điện áp

 Nguồn điện có thể là máy phát điện, máy biến áp, dường dây cung cấp,…  Phụ tải có thể là máy biến áp, đường dây,…

 Mỗi nguồn hay tải gọi là một phần tử của sơ đồ nối điện

 Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải

Sơ đồ nối điện có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải,

Yêu cầu của sơ đồ nối điện

Tính đảm bảo cung cấp điện: theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà mức độ

đảm bảo tương ứng Tính đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ tin cậy cung cấp điện, thời gian ngừng cung cấp điện, điện năng không cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ hay là sự thiệt hại của phụ tải do không đảm bảo cung cấp điện

Tính linh hoạt: thể hiện sự thích ứng của các chế độ làm việc khác nhau

Ví dụ: khi phải dừng một phần tử nguồn hay tải ( chế độ làm việc cưỡng bức )

Tính phát triển: sơ đồ nối điện phải đáp ứng không những ở hiện tại mà cả trong

tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển không gặp khó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ hiện hữu

Tính kinh tế: thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm Tính kinh tế

của sơ đồ được quyết định bởi hình thức thanh góp, khí cụ và số lương thiệt bị dùng sơ đồ

Ví dụ: tổn thất điện năng qua máy biến áp

Trang 32

5.2 CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN

Căn cứ vào số thanh góp, vào số máy cắt điện cung cấp cho các phần tử, sơ đồ nối điện chia thành các nhóm sau đây:

5.2.1 Sơ đồ hệ thống thanh góp không phân đoạn

mạch phải ngừng làm việc

 Ngắn mạch trên thanh góp cũng gây mất điện toàn bộ

 Khi sửa chữa máy cắt hoặc dao cách ly của mạch nào thì các phụ tải của mạch đó phải mất điên trong suốt thời gian sửa chữa

 Không có tính linh hoạt trong hệ thống điện

Hình 5.1 Sơ đồ hệ thống thanh góp không phân đoạn

Trang 33

Lĩnh vực sử dụng: Do những khuyết điểm trên sơ đồ hệ thống một thanh góp không

phân đoạn được sử dụng khi yêu cầu cung cấp điện không cao, các hộ tiêu thụ loại 3

5.2.2 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn

Vì các nhược điểm trên, sơ đồ một thanh góp không phân đoạn thường không được dùng trong các nhà máy điện và trạm biến áp lớn vì không đáp ứng được phần lớn các yêu cầu sơ đồ nối điện

Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện thì sơ đồ này có thể thực hiện bằng cách phân đoạn thanh góp dùng máy cắt hoặc dao cách ly

Phân đoạn bằng một dao cách ly

Đặc điểm:

Thường thì số phân đoạn bằng số nguồn cung cấp, và mỗi một nguồn sẽ được nối vào một phân đoạn Các ngăn lộ đường dây được phân bố đều trên các phân đoạn

Ưu điểm: Nguồn và phụ tải phân bố đều, cả hai phân đoạn làm việc song song đảm

bảo vận hành kinh tế

Nhược điểm: Khi có ngắn mạch trên một phân đoạn bất kỳ thì tất cả các máy cắt

nguồn đều cắt ra, toàn bộ sơ đồ bị mất điện Khi có ngắn mạch trên đường dây thì dòng ngắn mạch rất lớn

Lĩnh vực sử dụng: Thường thì sơ đồ này được sử dụng trong các nhà máy điện

Phân đoạn bằng hai dao cách ly

Hình 5.2 Sơ đồ hệ thống thanh góp phân đoạn bằng một dao cách ly

Trang 34

Ưu điểm: khi sửa chữa dao cách ly phân đoạn chỉ mất điện ở 1 phân đoạn

Nhược điểm: Nhược điểm lớn nhất của phân đoạn bằng dao cách ly là các dao cách ly phải thao tác khi có điện Mà ở thanh góp không phân đoạn chúng chỉ có nhiệm vụ cách ly Hơn nữa trong chế độ vận hành với dao cách ly phân đoạn đóng Nếu xảy ra ngắn mạch trên bất kỳ phân đoạn nào thì sẽ gây mất điện toàn bộ Để khắc phục nhược điểm này người ta phân đoạn thanh góp bằng máy cắt phân đoạn.

Phân đoạn bằng máy cắt

Ưu điểm: ngoài những ưu điểm ở trên, khi ta phân đoạn thanh góp bằng máy cắt thì

các dao cách ly phân đoạn khi thao tác không có điện, đảm bảo tính an toàn về điện Khi ngắn mạch trên bất kỳ phân đoạn nào (giả sử phân đoạn I) thì máy cắt phân đoạn Máy cắt của các nguồn liên quan trực tiếp tới phân đoạn bị sự cố sẽ bị cắt ra Phân đoạn I sẽ mất điện còn phân đoạn II vẫn làm việc bình thường.

Khuyết điểm:

Hình 5.3 Sơ đồ hệ thống phân đoạn bằng hai dao cách ly

Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống phân đoạn bằng máy cắt

Trang 35

Số mạch không nhiều

Trong thời gian bị sự cố một phân đoạn, tính đảm bảo có giảm nhưng xác xuất xuất hiện sự cố trong thời gian này thấp

Lĩnh vực sử dụng: với những ưu điểm nêu trên, sơ đồ một thanh góp có phân đoạn

bằng máy cắt được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp và nhà máy điện với điện áp không cao lắm ( 10, 22, 35, 110 kV ) Đặc biệt máy cắt FS6 có độ tin cậy cao, thời gian cần bảo quản, sửa chữa ngắn, thời gian ngừng cung cấp điện do máy cắt điện rất nhỏ, nên sơ đồ này càng được sử dụng rộng rãi hơn và là sơ đồ chủ yếu trong các trạm biến áp cung cấp điện hiện nay ở nước ta

5.2.3 Sơ đồ hệ thống hai thanh góp

Đặc điểm:

Có hai thanh góp đồng thời Mỗi phần tử qua một máy cắt nhưng rẽ qua 2 dao cách ly nối vào 2 thanh góp, giữa hai hệ thống thanh góp có một máy cắt liên lạc Hai thanh góp có giá trị như nhau

Chế độ làm việc:

Một hệ thống thanh góp làm việc, một hệ thông thanh góp dự phòng: các phần tử nối vào thanh góp làm việc qua máy cắt và dao cách ly thuộc thanh góp đó đóng, còn dao cách ly kia cắt Với chế độ làm việc này, sơ đồ trở thành sơ đồ tương đương một hệ thống thanh góp không phân đoạn, do đó có các ưu khuyết điểm đã nếu trên Tuy nhiên với sơ đồ này

Hình 5.5 Sơ đồ hệ thống hai thanh góp

Trang 36

có ưu điểm hơn so với sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn ở chỗ khi một thanh góp bị sự cố, hay sửa chữa, toàn bộ được chuyển sang làm việc với thanh góp thứ hai

Đồng thời làm việc cả hai thanh góp: trong chế độ này các mạch nguồn cũng như các mạch tải được phân đều trên hai thanh góp, máy cắt liên lạc đóng làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn tương ứng với sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn

 Có thể làm việc đồng thời hai thanh góp

Khuyết điểm:

 Chi phí lắp đặt cao

 Xây dựng cũng như vận hành phức tạp

 Đóng nhầm dao cách ly có thể gây hậu quả nghiêm trọng

 Lĩnh vực sử dụng: sử dụng cấp điện áp 110kV trở lên, số nguồn dây nhiều, là nơi tập trung của nhiều nguồn lớn

5.2.4 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng

Hình 5.6 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng

Trang 37

Đặc điểm: Mỗi phân đoạn liên lạc với thanh góp vòng qua một mạch máy cắt vòng.Ưu điểm: Cho phép sửa chữa một MC của một mạch nào đó mà không làm gián

đoạn cung cấp điện của mạch đó bằng cách dùng thanh cái vòng và MC vòng để thay thế

cho MC cần sửa chữa

Nhược điểm: Nếu sự cố hoặc sửa chữa trên phân đoạn thì toàn bộ phụ tải của phân đoạn đó bị mất điện suốt thời gian đó

Lĩnh vực sử dụng: Sơ đồ này được sử dụng rộng rãi ở cấp điện áp ≥ 35kV

5.3 PHƯƠNG ÁN CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM ĐANG THIẾT KẾ

Dựa vào các sơ đồ nối điện cơ bản kết hợp với yêu cầu cảu sơ đồ nối điện, ta chọn được sơ đồ nối điện cho trạm biến áp như sau:

Cấp 110kv: Chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp

Trang 38

Cấp 35kv: Chọn sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt và có thanh góp

Trang 39

CHƯƠNG 6

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

6.1 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Ngắn mạch là hiện tượng 3 pha, 2 pha chạm nhau hoặc 1 pha chạm đất trong hệ thống điện có trung điểm nối đất trực tiếp Ngắn mạch xảy ra gây nguy hiểm cho thiết bị điện vì khi đó dòng ngắn mạch có trị số rất lớn có thể làm hư hỏng nghiêm trọng cho hệ thống điện Để tính toán ngắn mạch được chính xác trong một hệ thống điện là rất phức tạp và khó khăn, cho nên trong thực tế người ta sử dụng phương pháp thực dụng, với việc đưa ra giả thiết đơn giản hóa Vì thực tế nó không đòi hỏi độ chính xác cao Do đó phương pháp tính thực dụng có ưu điểm tính toán đơn giản, nhanh chóng, tuy nhiên các kết quả tính được chỉ gần đúng Tất nhiên kết quả tính được nằm trong phạm vi cho phép, bởi vì mục đích tính toán dòng ngắn mạch (IN) là để phục vụ cho việc chọn khí cụ điện ( máy cắt, kháng điện, biến áp, biến dòng,…) và các phần dẫn điện ( dây dẫn, thanh cái, cáp)

Chỉ tính ngắn mạch ba pha (N(3)), vì thường dòng ngắn mạch ba pha lớn hơn dòng ngắn mạch hai pha (N(2)) và một pha (N(1))

Nguồn cung cấp cho dòng ngắn mạch là hệ thống, các máy phát nhiệt và thủy điện Máy bù đồng bộ, động cơ điện chỉ xét khi ngắn mạch trên cực của nó vì khi ngắn mạch qua điện kháng lớn, các dòng ngắn mạch này nhỏ và đã tắt

Sức điện động của các nguồn khi ngắn mạch ở xa qua điện kháng lớn (x*(đm)>3) được coi là không đổi

Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U > 1000V 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 < 1000V mới xét đến R

Trang 40

Có thể xem dòng ngắn mạch không đổi trong thời gian ngắn mạch, do đó:

tôđI I I

I’’- là dòng ngắn mạch siêu quá độ; It – dòng ngắn mạch tại thời điểm t; Iổđ – dòng ngắn mạch ổn định

Tính ngắn mạch trong hệ tương đối với công suất cơ bản (Scb), điện áp cơ bản (Ucb) và suy ra dòng cơ bản (Icb) ở từng cấp điện áp, ( khi chỉ có một hoặc hai cấp điện áp mới tính trong hệ có tên ):

  

6.2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BA PHA

 Vẽ sơ đồ hệ thống cần tính toán ngắn mạch và xác định các điểm cần tính toán ngắn mạch Ni

 Từ sơ đồ nguyên lý thay thế các phần tử bằng mô hình hóa của nó va ghi đánh số thứ tự xi của các điện kháng

 Chọn các thông số trong hệ cơ bản Scb, Ucb, suy ra Icb ở các cấp cần tính dòng ngắn mạch

 Tính trị số cơ bản tương đối của các điện kháng xi