thiết kế phần điện trạm biến áp 110 kv cho nhà máy phát điện gió

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: THI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 kV

CHO NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ

Giảng viên hướng dẫn : TS Trương Thị Hoa Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Đạt a

Nguyễn Bảo Toàn bMã sinh viên : a1911505120108

ii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 kV

CHO NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ

Giảng viên hướng dẫn : TS Trương Thị Hoa Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Đạt a

: Nguyễn Bảo Toàn bMã sinh viên : a1911505120108

b1911505120151

Đà Nẵng, 12/2023

iv Tên đề tài:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 kV CHO NHÀ MÁY PHÁT

ĐIỆN GIÓ

Sinh viên thực hiện:

Nhóm thực hiện đề tài “Thiết kế phần điện trạm biến áp 110 kV cho nhà máy phát điện gió” dựa trên cơ sở Hồ sơ Thiết kế kỹ thuật công trình “Nhà máy Điện gió Phát triển Miền núi” Nhóm đã dựa trên cơ sở lý thuyết của hồ sơ để thiết kế phần điện trạm biến áp bao gồm: thiết kế sơ đồ nối điện cho trạm, tính toán lựa chọn máy biến áp và các thiết bị phần điện cho trạm, tính toán ngắn mạch, thiết kế phần điện tự dùng cho trạm và thiết kế hệ thống nối đất chống sét cho trạm biến áp 110 kV

Kết quả sau khi hoàn thành đồ án sẽ là thiết kế phần điện trong trạm biến áp 110 kV sẽ được hoàn thành một cách tương đối hoàn chỉnh và có thể áp dụng vào thực tế trong các nhà máy điện nói chung và nhà máy điện gió nói riêng

Hồ sơ Thiết kế kỹ thuật công trình: “Nhà máy điện gió Phát triển Miền núi”

Tổng quan về công trình và lựa chọn sơ đồ nối điện cho trạm biến áp Thiết kế phần điện trạm biến áp 110 kV

Thiết kế tự dùng trong nhà máy điện và trạm biến áp Thiết kế hệ thống chống sét và nối đất cho trạm biến áp 110 kV

Hoàn thành đồ án theo tiến độ Báo cáo đồ án

5 Ngày giao đồ án: 01/09/2023 6 Ngày nộp đồ án: 30/12/2023

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 12 năm 2023

Trưởng bộ môn Giảng viên hướng dẫn

TS Trương Thị Hoa

vi Chúng em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế phần điện trạm biến áp 110kV cho nhà máy phát điện gió’’ là công trình nghiên cứu riêng của nhóm dưới sự hướng dẫn của TS Trương Thị Hoa Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được liệt kê và nêu rõ tại phần tài liệu tham khảo

Đồng thời những số liệu hay kết quả trình bày trong đồ án đều mang tính chất trung thực, không sao chép hay đạo nhái

Nếu như phát hiện có sự sao chép kết quả nghiên cứu của những đề tài khác nhóm xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước giảng viên hướng dẫn và nhà trường

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Hữu Đạt

Nguyễn Bảo Toàn

vii Trong khoảng thời gian làm đồ án tốt nghiệp để ra trường, nhóm chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bè

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô TS Trương Thị Hoa đã luôn tận tình hướng dẫn, định hướng và chỉ bảo nhóm chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng nói chung, các thầy cô trong bộ môn Hệ thống cung cấp điện nói riêng đã dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức bổ ích về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành Qua đó giúp chúng em có được cơ sở kiến thức vững vàng để thực hiện đồ án và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của bản thân, đồ án này không thể tránh được những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để chúng em có thêm điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình để hoàn thiện đồ án hơn

Nhóm xin chúc quý Thầy Cô đang công tác trong Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng thật nhiều sức khỏe, gặp nhiều may mắn trong cuộc sống cũng như đạt được nhiều thành tựu trên con đường giảng dạy của mình

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Hữu Đạt

Nguyễn Bảo Toàn

viii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iii

TÓM TẮT iv

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

LỜI CAM ĐOAN vi

LỜI CẢM ƠN vii

1.3.2 Chọn sơ đồ nối điện cho Trạm biến áp Nhà máy Điện gió Phát triển Miền núi 6

1.4 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho công tác thiết kế trạm biến áp 7

1.5 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho công tác lựa chọn thiết bị nhất thứ81.6 Quy tắc đánh số cấp điện áp và đặt tên các thiết bị trong trạm biến áp 8

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 kV 11

2.1 Tổng quan về trạm biến áp 11

2.1.1 Khái niệm và phân loại 11

2.1.2 Vai trò và yêu cầu khi thiết kế trạm 13

2.1.3 Các thiết bị chính trong trạm biến áp 14

2.2 Tính toán lựa chọn máy biến áp 25

2.2.1 Lựa chọn máy biến áp 25

2.2.2 Lựa chọn cấp điện áp 26

2.3 Tính toán ngắn mạch cho trạm 26

2.3.1 Tổng quan về ngắn mạch 26

2.3.2 Tính toán ngắn mạch 3 pha cho trạm biến áp 29

2.3.3 Tính toán xung nhiệt của dòng điện ngắn mạch 32

2.4 Chọn và kiểm tra khí cụ điện cho trạm biến áp 34

2.4.1 Các điều kiện để chọn khí cụ điện và phần dẫn điện 35

2.4.2 Chọn và kiểm tra khí cụ điện 36

2.4.3 Chọn phần dẫn điện cho trạm biến áp 50

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 583.1 Khái niệm chung 58

3.1.1 Tự dùng của nhà máy điện 58

ix

3.4.3 Dòng điện xung kích 62

3.5 Chọn khí cụ điện trong phần tự dùng 62

3.5.1 Chọn cáp từ thanh góp 35 kV đến MBA tự dùng 62

3.5.2 Chọn cáp từ MBA tự dùng đến tủ phân phối 0,4 kV 63

3.5.3 Chọn aptomat từ MBA đến thanh góp 0,4 kV 65

3.5.4 Chọn aptomat phân đoạn 65

3.5.5 Chọn thanh góp 0,4 kV 65

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110 kV 68

4.1 Tính toán bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/35 kV 68

4.1.1 Tổng quan về trạm biến áp cần bảo vệ 68

4.1.2 Tính toán bảo vệ chống sét cho trạm 68

4.2 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp 110/35 kV 77

4.2.1 Khái niệm chung 77

4.2.2 Tính toán nối đất an toàn 77

4.2.3 Tính toán nối đất chống sét 83

KẾT LUẬN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC 91

PHỤ LỤC 1: Sơ đồ nối điện NMĐG Phát triển Miền núi 91

PHỤ LỤC 2: Sơ đồ nối điện 1 thanh cái 92

PHỤ LỤC 3: Mặt bằng bố trí thiết bị sơ đồ 1 thanh cái 93

PHỤ LỤC 4: Mặt cắt sơ đồ 1 thanh cái 94

PHỤ LỤC 5: Sơ đồ bố trí kim thu sét cho trạm 95

PHỤ LỤC 6: Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét ứng với độ cao 𝒉𝒙=11m 96

PHỤ LỤC 7: Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét ứng với độ cao 𝒉𝒙=9m 97

PHỤ LỤC 8: Tìm nghiệm y=tan𝒙𝑲 + 0,129𝒙𝑲 bằng Matlab 98

x

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật MBA - 40 MVA kiểu ONAN của hãng AEG 26

Bảng 2.2: Ký hiệu và xác suất xảy ra với từng dạng ngắn mạch [3] 27

Bảng 2.3: Tổng hợp kết quả tính toán ngắn mạch 32

Bảng 2.4: Điều kiện chọn máy cắt 36

Bảng 2.5: Thông số máy cắt SF6 đã chọn và kiểm tra điều kiện 37

Bảng 2.6: Thông số máy cắt BBY – 35 và kiểm tra điều kiện 38

Bảng 2.7: Điều kiện chọn dao cách ly 39

Bảng 2.8: Thông số dao cách ly đã chọn và kiểm tra điều kiện 39

Bảng 2.9: Phụ tải các dụng cụ đo của BU cấp điện áp 110 kV 41

Bảng 2.10: Thông số BU VCU - 123 42

Bảng 2.11: Điều kiện chọn máy biến dòng điện 43

Bảng 2.12: Thông số BI loại TΦ3M110B-I 44

Bảng 2.13: Phụ tải phần dụng cụ đo cấp 35 kV 45

Bảng 2.14: Bảng số liệu kiểm tra BI đã chọn 45

Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật chống sét van 110 kV 47

Bảng 4.3: Bảng tính toán giá trị chuỗi B 88

Hình 1.1 Nhà máy Điện gió Phát triển Miền núi theo bản thuyết minh 1

Hình 1.2: Sơ đồ 1 thanh cái 4

Hình 1.3: Sơ đồ 2 thanh cái 5

xi

Hình 2.1: Trạm biến áp 110 kV Liên Trì ở Đà Nẵng 11

Hình 2.2: Trạm biến áp 500 kV tại Thường Tín 12

Hình 2.5: Máy biến áp 110 kV – 40 MVA của công ty thiết bị điện Đông Anh 15

Hình 2.6: Máy biến dòng điện 16

Hình 2.7: Máy biến điện áp 17

Hình 2.8: Máy cắt chân không VCB của hãng ABB 17

Hình 2.9: Máy cắt không khí ACB của hãng Mitsubishi 18

Hình 2.10: Máy cắt cao thế dùng khí SF6 của hãng Schneider 18

Hình 2.11: Máy cắt dùng dầu của hãng Siemens 19

Hình 2.12: Dao cách ly kiểu quay 1 trụ 20

Hình 2.13: Dao cách ly kiểu quay 2 trụ 20

Hình 2.14: Dao cách ly kiểu quay 3 trụ 21

Hình 2.15: Chống sét van LA 22

Hình 2.16: Cầu chì tự rơi 35 kV 23

Hình 2.17: Cầu chì cắt có tải LBFCO sứ 35 kV 23

Hình 2.18: Rơ le bảo vệ so lệch MBA 87T của hãng Schneider 24

Hình 2.20: Sơ đồ hệ thống của trạm biến áp 30

Hình 2.21: Sơ đồ biến đổi tương đương 30

Hình 2.22: Điểm ngắn mạch tại N1 31

Hình 2.23: Điểm ngắn mạch tại N2 31

Hình 2.24: Sơ đồ nối dây các thiết bị đo lường 41

Hình 2.25: Sơ đồ nối dây các thiết bị đo lường 44

Hình 3.3: Sơ đồ tự dùng của trạm biến áp 59

Hình 3.4: Sơ đồ ngắn mạch tại thanh góp 0,4 kV 61

Hình 4.1: Sơ đồ trạm được bảo vệ 68

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí kim thu sét cho trạm 69

Hình 4.3: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét 72

Hình 4.4: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét 73

Hình 4.5: Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét ứng với độ cao hx=11m 75

Hình 4.6: Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét ứng với độ cao hx=9m 77

Hình 4.7: Hệ thống nối đất của trạm 81

xii

STT Kí hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

xiii Trong những năm qua, Việt Nam là một trong những nước có nền kinh tế phát triển năng động, với nhịp độ phát triển khá cao so với các nước trong khu vực và trên thế giới

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, hệ thống điện của nước ta không ngừng phát triển, luôn đi trước một bước nhằm phục vụ đắc lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nền kinh tế phát triển mạnh mẽ giúp cho đời sống nhân dân được cải thiện, mức sống được nâng cao do đó phụ tải điện ngày càng phát triển Để đáp ứng được nhu cầu về điện năng thì một trong những thứ không thể thiếu đó là nhà máy điện

Việc xây dựng thêm nhà máy điện là một vấn đề cần thiết và cấp bách hiện nay Trong những năm gần đây, nhiều nhà máy điện lớn đã và đang được xây dựng, trong tương lai sẽ xuất hiện nhiều công trình lớn hơn với những thiết bị thế hệ mới và đòi hỏi đầu tư rất lớn Việc giải quyết đúng đắn những vấn đề về kinh tế - kỹ thuật trong quy hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành các nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích đáng kể đối với nền kinh tế quốc dân nói chung và ngành điện nói riêng Do vậy, việc tìm hiểu nắm vững công việc thiết kế nhà máy điện, đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn và kinh tế là yêu cầu quan trọng đối với mỗi kỹ sư điện

Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp của nhóm là “Thiết kế phần điện trạm biến áp 110 kV cho nhà máy phát điện gió”

Đề tài gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về công trình và lựa chọn sơ đồ nối điện Chương 2: Thiết kế phần điện trạm biến áp 110 kV

Chương 3: Thiết kế tự dùng trong nhà máy điện và trạm biến áp Chương 4: Thiết kế hệ thống chống sét và nối đất cho trạm biến áp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH VÀ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ

NỐI ĐIỆN 1.1 Tổng quan về công trình

Mục tiêu xây dựng công trình

Trạm biến áp 35/110 kV Nhà máy điện gió Phát triển Miền núi được đầu tư xây dựng nhằm mục đích:

Truyền tải công suất của Nhà máy điện gió Phát triển Miền núi lên hệ thống điện Quốc gia;

Tăng cường khả năng cung cấp của lưới điện 110 kV tỉnh Gia Lai và nâng cao độ tin cậy của lưới điện 110 kV trong khu vực [1]

Địa điểm xây dựng công trình

TBA 35/110 kV Nhà máy điện gió Phát triển Miền núi được đầu tư đồng bộ với Nhà máy điện gió Phát triển Miền núi trên khu đất thuộc Nhà máy điện gió Phát triển Miền núi tại xã Bàu Cạn, huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai [1]

Hình 1.1 Nhà máy Điện gió Phát triển Miền núi theo bản thuyết minh 1.2 Nguyên tắc lựa chọn các giải pháp phần điện

1.2.1 Lựa chọn cấp điện áp

Các yêu cầu chung

Cơ sở chọn: căn cứ vào nhiệm vụ, công suất truyền tải để lựa chọn điện áp theo các chỉ tiêu:

Khả năng truyền tải; Sự phù hợp với lưới điện hiện tại, tương lai; Vận hành an toàn kinh tế;

Phù hợp với Quy hoạch phát triển điện lực khu vực tỉnh, thành phố

1.2.2 Lựa chọn công suất trạm

Các yêu cầu chung:

Cơ sở chọn: căn cứ vào nhiệm vụ, phụ tải, mức độ phát triển, gam công suất MBA, dự phòng việc thay thế nâng công suất…

Số lượng MBA: TBA 110 kV công suất tối đa phía 110 kV: 200 MVA (2x100 MVA, 3x63 MVA) [2]

Đảm bảo an toàn cấp điện khi tách thiết bị để thí nghiệm và bảo dưỡng sửa chữa, tối ưu trong xây dựng và vận hành, thuận tiện cho giám sát kiểm tra thiết bị TBA…

Sơ đồ nối điện HTPP TBA cần đảm bảo cho phép tách từng máy cắt và thiết bị ra để thí nghiệm định kỳ và bảo dưỡng sửa chữa:

Đối với HTPP 110 kV phải có ngăn MC phân đoạn và nếu số lượng ngăn lộ nhiều thì phải có mạch vòng để truyền tải công suất khi tách máy cắt và thiết bị ngăn lộ

Ngoài các sơ đồ nối điện HTPP TBA trong quy định này có thể áp dụng các sơ đồ khác trên cơ sở tính toán luận chứng chi tiết, báo cáo EVN phê duyệt

Khi lựa chọn sơ đồ nối điện chính cần xem xét các vấn đề sau: Đối với HTPP 110 kV: đấu nối vào 1 phân đoạn thanh cái trong kết dây cơ bản không được quá 7 ngăn lộ trong đó không quá 1 ngăn lộ MBA 110 kV; Áp dụng không quá 1 máy cắt và thanh cái vòng; Đảm bảo cấp điện an toàn, tin cậy, liên tục cho phụ tải quan trọng

Đối với trường hợp có 3 MBA nên áp dụng sơ đồ 2 hệ thống thanh cái có máy cắt liên lạc hoặc sơ đồ 2 thanh cái có thanh cái đường vòng

Đối với các trạm 110 kV gồm 2 đường dây và 2 MBA phải dùng sơ đồ chữ H Tiêu chí lựa chọn sơ đồ HTPP TBA là đáp ứng độ tin cậy cần thiết và chi phí thấp nhất cho xây dựng và vận hành TBA

Áp dụng sơ đồ mẫu nối điện chính cho TBA cụ thể cần phải xác định phải xác định:

Chủng loại, số lượng và thông số kỹ thuật và các thiết bị chính Sự cần thiết và vị trí lắp đặt các thiết bị bù vô công, chống sét van, máy biến dòng điện, máy biến điện áp cũng như sơ đồ đấu nối các thiết bị này

Sự cần thiết lắp đặt kháng hạn chế dòng ngắn mạch hoặc dự phòng mặt bằng để lắp vào thời điểm thích hợp

Thời điểm dự kiến bổ sung trang thiết bị: lắp đặt thanh cái vòng, lắp đặt MC phân đoạn thanh cái

Đối với HTPP có nhiều ngăn lộ, để hạn chế dòng điện ngắn mạch khi cần thiết phải tách lưới và để hạn chế số lượng ngăn lộ bị tách ra khi bảo vệ so lệch thanh cái hoặc MC từ chối tác động, thực hiện phân đoạn thanh cái chính

Sơ đồ nối điện HTPP 110 kV của TBA 110 kV Sơ đồ mặt bằng HTPP 110 kV thiết kế theo sơ đồ 2 thanh cái chính và 1 thanh cái vòng; dự phòng vị trí lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng theo tham khảo (Quy phạm trang bị điện)

Trường hợp có trên 7 ngăn lộ áp dụng sơ đồ 2 thanh cái (Hình 1.3); Trường hợp số lượng ngăn lộ không lớn hơn 6 có thể áp dụng sơ đồ 1 thanh cái (Hình 1.2), dự phòng để phát triển thành sơ đồ 2 thanh cái hoặc áp dụng sơ đồ 2 thanh cái (Hình 1.3);

Trường hợp số lượng 2 ngăn lộ đường dây và 2 ngăn MBA có thể áp dụng sơ đồ chữ H (Hình 1.4);

Trường hợp có hơn 2 ngăn MBA có thể áp dụng sơ đồ 2 thanh cái (Hình 1.3) Sơ đồ nối điện 22 kV hoặc 35 kV của TBA 110 kV

Chủ yếu sử dụng sơ đồ 1 thanh cái, 1 thanh cái có phân đoạn và 1 thanh cái có 2 phân đoạn (trường hợp 3 MBA) [2]

Hình 1.2: Sơ đồ 1 thanh cái

Hình 1.3: Sơ đồ 2 thanh cái

Hình 1.4: Sơ đồ chữ H

1.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện chi tiết

1.3.1 Khái niệm

Sơ đồ nối điện là một dạng sơ đồ dùng để biểu diễn mối quan hệ của các thiết bị, khí cụ điện…có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải

Nguồn nhận điện có thể là máy biến áp, máy phát điện hoặc đường dây từ hệ thống quốc gia

Phụ tải có thể là lộ ra (22 kV, 15 kV…) Mỗi nguồn hay phụ tải là phần tử trong sơ đồ nối điện Thanh góp là nơi tập trung nguồn điện và phân phối vào cấp điện áp, số phần tử nguồn, tải…Nhưng nói chung sơ đồ nối điện phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

Tính đảm bảo: Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu hay sự quan trọng của

phụ tải mà mức đảm bảo cung cấp đáp ứng Tính đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ cung cấp điện, thời gian ngưng cung cấp điện, có cung cấp điện năng đủ cho các phụ tải hay không, sự thiệt hại của các phụ tải do không đảm bảo cung cấp điện gây ra

Tính phát triển: Sơ đồ nối điện cần thỏa mãn không những trong hiện tại mà cả

trong tương lai gần khi cần tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển sẽ không bị khó khăn hay phá bỏ cấu trúc sơ đồ

Tính kinh tế: Thể hiện vốn đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm hợp lý như tổn

thất điện năng qua máy biến áp…Đồng thời cũng cần quan tâm đến tính hiện đại của sơ đồ cũng như xu hướng chung, đặc biệt là sự tiến bộ trong chế tạo cấu trúc của các khí cụ điện như máy cắt điện …

Tính an toàn: thể hiện trong cách bố trí của sơ đồ Ngoài ra sơ đồ còn phải đảm

bảo vận hành an toàn cho nhân viên vận hành ở hiện tại và có thể mở rộng, nâng cao công suất trong tương lai, vận chuyển trang thiết bị khi thi công lắp đặt cũng như khi sửa chữa thay thế thiết bị dễ dàng Trong thực tế để đảm bảo các yêu cầu trên là rất khó vì nếu thiết kế để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật càng cao thì chỉ tiêu kinh tế càng gia tăng là điều không tránh khỏi Những mâu thuẫn này cần có sự so sánh, giải quyết một cách hợp lý để phục vụ lợi ích lâu dài [2]

1.3.2 Chọn sơ đồ nối điện cho Trạm biến áp Nhà máy Điện gió Phát triển Miền núi

Trạm biến áp của Nhà máy điện gió Phát triển miền núi có các điểm sau:

Phía cao áp, Nhà máy điện gió Phát triển miền núi sẽ được đấu nối vào lưới điện 110 kV bằng 2 lộ đường dây 110 kV tramsit trên đường dây 110 kV Diên Hồng – Chư Sê, do đó ta sử dụng sơ đồ hệ thống thanh góp có máy cắt phân đoạn [1]

Phía hạ áp, Nhà máy điện gió Phát triển miền núi có 15 tuabin gió chia làm 4 cụm tuabin gió (3 cụm 4 tuabin và 1 cụm 3 tuabin) đấu nối vào TBA nâng áp Như vậy số ngăn lộ xuất tuyến phía hạ áp là 4 ngăn lộ, ta sử dụng sơ đồ hệ thống thanh góp có phân đoạn và sử dụng máy cắt hợp bộ [1]

Qua những đặc điểm về các hệ thống sơ đồ thiết kế trạm, ta thấy hệ thống sơ đồ 1 thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt vừa mang tính kinh tế (ít máy cắt và dao cách ly), vừa có thể đảm bảo cung cấp điện tốt và liên tục Như vậy ta chọn thiết kế TBA 110 kV cho Nhà máy điện gió Phát triển miền núi theo sơ đồ hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt

Hình 1.5: Sơ đồ nối điện của NMĐ gió Phát triển Miền núi (PL1) 1.4 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho công tác thiết kế trạm biến áp

Quy phạm trang bị điện [1]: Phần I: Quy định chung (11 TCN – 18 - 2006) Phần II: Hệ thống đường dẫn điện (11 TCN - 19 - 2006) Phần III: Thiết bị phân phối và TBA (11 TCN – 20 - 2006) Phần IV: Bảo vệ và tự động (11 TCN - 21 - 2006)

1.5 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho công tác lựa chọn thiết bị nhất thứ

Trong quá trình lựa chọn thiết bị đã áp dụng cho tiêu chuẩn IEC phiên bản mới nhất cho từng loại thiết bị như sau [1]:

IEC - 60076 : Tiêu chuẩn về máy biến áp IEC - 62271-100 : Tiêu chuẩn về máy cắt IEC - 61869-5 : Tiêu chuẩn về biến dòng điện IEC - 61869-5 : Tiêu chuẩn về biến điện áp IEC - 62271-102 : Tiêu chuẩn về dao cách ly IEC - 62271-200 : Tiêu chuẩn về tủ phân phối trọn bộ IEC - 60099-4 : Tiêu chuẩn về chống sét van

1.6 Quy tắc đánh số cấp điện áp và đặt tên các thiết bị trong trạm biến áp

Đặt tên máy biến áp

Tên máy biến áp được quy định gồm các ký tự: Một hoặc hai ký tự đầu được quy định như sau: Đối với máy biến áp lực ký hiệu là chữ T, đối với máy biến áp tự ngẫu ký hiệu là AT, máy biến áp tự dùng ký hiệu là TD

Ký tự tiếp theo là số thứ tự máy biến áp

Đặt tên máy biến điện áp

Ký tự đầu là TU

Các ký tự tiếp theo lấy tên thiết bị mà máy biến điện áp đấu vào Đối với các thiết bị mà tên của thiết bị không thể hiện rõ cấp điện áp thì sau hai ký tự đầu sẽ là ký tự đặc trưng cho cấp điện áp, tiếp theo là tên thiết bị

Đặt tên máy biến dòng điện

Hai ký tự đầu là TI Các ký tự tiếp theo lấy tên thiết bị mà máy biến dòng điện đấu vào Đối với các thiết bị mà tên của thiết bị không thể hiện rõ cấp điện áp thì sau hai ký tự đầu sẽ là ký tự đặc trưng cho cấp điện áp, tiếp theo là tên thiết bị

Đánh số máy cắt điện

Tên của máy cắt được quy định gồm các ký tự: Ký tự thứ nhất đặc trưng cho cấp điện áp, được quy định ở mục 1 (Riêng đối với máy cắt của tụ ký hiệu thứ nhất là T, điện kháng là R, còn ký tự thứ 2 đặc trưng cho cấp điện áp)

Ký tự thứ 2 đặc trưng cho vị trí máy cắt được quy định như sau: Máy cắt MBA: là 3

Máy cắt DZ: là 7, 8 Máy cắt MBA tự dùng: là 4 Máy cắt đầu cực máy phát, máy bù quay, tụ điện, kháng điện: là 0 Ký tự thứ 3(4 đối với máy cắt kháng và tụ) thể hiện số thứ tự:1, 2, 3 Đối với máy cắt của thanh cái vòng 2 ký tự tiếp theo ký tự thứ nhất là: 00 Đối với máy cắt liên lạc giữa hai thanh cái hai ký tự tiếp theo ký tự thứ nhất là số của 2 thanh cái

Đánh số dao cách ly

Các ký tự đầu là tên của máy cắt hoặc thiết bị nối trực tiếp với dao cách ly (đối với dao cách ly của TU: các ký tự đầu tiên là tên của TU, tiếp theo là tên thiết bị nối trực tiếp với dao cách ly), tiếp theo là dấu phân cách (-)

Ký tự tiếp theo được quy định như sau: a) Dao cách ly thanh cái lấy số thứ tự của thanh cái nối với dao cách ly; b) Dao cách ly đường dây (dao cách ly phía đường dây) lấy số 7;

c) Dao cách ly nối với máy biến áp lấy số 3; d) Dao cách ly nối với thanh cái vòng lấy số 9;

e) Dao cách ly nối tắt một thiết bị lấy số 0 hoặc số 9; f) Dao cách ly nối tới phân đoạn nào (phía phân đoạn nào) thì lấy số thứ tự của phân đoạn thanh cái (hoặc thanh cái) đó;

g) Dao cách ly nối với điện trở trung tính hoặc kháng trung tính lấy số 0; h) Dao cách ly nối với máy phát lấy số 0 hoặc 9

Đánh số dao tiếp địa

Các ký tự đầu là tên dao cách ly hoặc thiết bị có liên quan trực tiếp Ký tự tiếp theo đặc trưng cho dao tiếp địa, được quy định như sau: a) Dao tiếp địa của đường dây và tụ điện lấy số 6;

b) Dao tiếp địa của máy biến áp, kháng điện và máy biến điện áp lấy số 8; c) Dao tiếp địa của máy cắt lấy số 5;

d) Dao tiếp địa của thanh cái lấy số 4; e) Dao tiếp địa trung tính máy biến áp hoặc kháng điện lấy số 08; f) Dao tiếp địa của máy phát lấy số 5

Đánh số các thiết bị đóng cắt ở các nhánh rẽ, các phân đoạn đường dây

Đối với máy cắt phân đoạn đường dây đánh số như máy cắt đường dây, máy cắt rẽ nhánh xuống máy biến áp đánh số như máy cắt máy biến áp

Đối với dao cách ly phân đoạn đường dây hoặc dao cách ly nhánh rẽ các ký tự đầu đánh số theo quy định tại Điều 59 Thông tư này (đánh số dao cách ly được thực hiện giả thiết như có máy cắt)

Các ký tự cuối cùng là dấu phân cách (/) và vị trí cột phân đoạn hoặc rẽ nhánh [8]

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 kV 2.1 Tổng quan về trạm biến áp

2.1.1 Khái niệm và phân loại Khái niệm

Trạm biến áp là phần tử quan trọng trong hệ thống điện Trạm biến áp được dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác nhằm truyền tải điện năng đi xa hoặc phân phối tới hộ tiêu thụ Các trạm biến áp phân phối, đường dây truyền tải điện cùng với các nhà máy điện tạo thành một hệ thống phát và truyền tải thống nhất Công suất (dung lượng) của các máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành các trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện

Công suất và các tham số khác của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó, vào tần số và cấp điện áp của mạng, vào phương thức vận hành của máy biến áp…

Sự lựa chọn vị trí, công suất của một trạm biến áp là do nhu cầu hiện tại và sự phát triển tương lai của nơi tiêu thụ Việc đầu tư xây dựng một trạm biến áp rất tốn kém nên cần phải đưa ra các phương án, giải pháp kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý nhất [11]

Hình 2.1: Trạm biến áp 110 kV Liên Trì ở Đà Nẵng

Phân loại

Phân loại theo điện áp

Siêu cao áp: Trạm biến áp có điện áp lớn hơn 500 kV Cao áp: Trạm biến áp có điện áp: 66 kV, 110 kV, 220 kV và 500 kV

Trung áp: Gồm các trạm biến áp có cấp điện áp: 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV Hạ áp: Là những trạm biến áp có điện áp nhỏ hơn thường là 0,4 kV và 0,2 kV

Hình 2.2: Trạm biến áp 500 kV tại Thường Tín

Phân loại theo điện lực

Trạm biến áp trung gian: Trạm biến áp trung gian được biết đến là trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện áp ở cấp điện áp 110 kV – 220 kV rồi chuyển thành cấp điện áp 22

kV – 35 kV

Trạm biến áp phân phối: Trạm biến áp phân phối nhận điện từ trạm biến áp trung gian rồi tiếp tục thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện năng từ 22 kV – 35 kV ra 0,4 kV - 0,22 kV

Phân loại theo cách lắp đặt

Trạm biến áp giàn: Đặc trưng của loại trạm biến áp này là máy biến áp được đặt

trên giá đỡ giữa 2 cột trụ lớn, cung cấp điện áp 35 kV, 22/0,4 kV

Trạm biến áp treo: đây là loại trạm biến áp mà toàn bộ các thiết bị cao hạ áp, máy biến áp đều được treo lên cột

Trạm biến áp kín: Máy biến áp và các thiết bị được lắp đặt trong nhà Thông thường, loại trạm này được sử dụng phổ biến ở nơi có mật độ dân cư cao như các khu

đô thị, khu dân cư để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho người sử dụng

Trạm biến áp bệt: Thường thấy phổ biến nơi có địa hình, đất đai thuộc vùng nông

thôn, cơ quan, xí nghiệp vừa và nhỏ Đặc điểm hình dạng của trạm bệt là thiết bị cao áp

đặt trên cột, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà và máy biến áp thường đặt bệt trên bệt xi măng dưới đất

Trạm biến áp Kios: Là trạm được chế tạo lắp đặt hợp bộ trong vỏ trạm bằng tôn và khung kim loại kín Trạm biến áp Kios được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điện

trung thế trong công nghiệp, khu dân sinh hay các tòa nhà cao tầng

Phân loại theo hình thức và cấu trúc của trạm biến áp

Trạm biến áp ngoài trời: Ở loại biến áp ngoài trời, các thiết bị điện như dao cách ly, máy cắt điện, máy biến áp, thanh góp…đều đặt ngoài trời Riêng phần phân phối phía điện áp thấp thì đặt trong nhà, hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế của các trạm ngoài trời

Trạm biến áp trong nhà: Đây là loại trạm được sử dụng phổ biến và nhiều nhất hiện nay Ở loại trạm biến áp trong nhà, tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà Trạm này hay gặp ở các trạm biến áp phân xưởng hoặc các trạm biến áp của các khu vực trong thành phố [11]

2.1.2 Vai trò và yêu cầu khi thiết kế trạm Vai trò của trạm biến áp

Một số vai trò chính của trạm biến áp trong hệ thống điện:

Truyền tải điện năng: Trạm biến áp được sử dụng để tăng điện áp của năng lượng

điện để cho phép truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến các trạm phân phối

Phân phối điện năng: Trạm biến áp được sử dụng để giảm điện áp của năng lượng

điện để đưa về mức phù hợp cho việc phân phối điện năng đến các nhà và doanh nghiệp

Cân bằng tải: Trạm biến áp có thể được sử dụng để cân bằng tải nhu cầu điện giữa

các mạng phân phối khác nhau hoặc quản lý sự dao động tải gây ra bởi sự thay đổi nhu cầu của người tiêu dùng

Điều chỉnh điện áp: Trạm biến áp có thể được sử dụng để điều chỉnh điện áp của

năng lượng điện để đảm bảo rằng nó không vượt quá giới hạn an toàn và không dao động quá mức, điều này có thể gây hại cho thiết bị điện

Sửa chữa hệ số công suất: Trạm biến áp có thể được sử dụng để sửa chữa hệ số

công suất của năng lượng điện, đây là một thước đo hiệu suất của hệ thống điện

Bảo vệ lỗi: Trạm biến áp có thể được trang bị với các thiết bị bảo vệ để phát hiện

và cô lập các lỗi trong hệ thống điện, chẳng hạn như chập ngắn và quá tải, để ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và đảm bảo an toàn cho nhân viên

Tích hợp năng lượng tái tạo: Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc tích

hợp các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, đấu vào lưới điện bằng cách cho phép chuyển đổi tần số và điện áp biến đổi của chúng thành mức độ phù hợp cho việc phân phối [4]

Yêu cầu khi thiết kế trạm

Để có một trạm biến áp đi vào hoạt động ổn định và an toàn, yêu cầu thiết kế phải đảm bảo các yếu tố dưới đây:

Đảm bảo chất lượng điện năng: vị trí đặt trạm và trung tâm phụ tải sao cho trạm

nằm ở gần trung tâm phụ tải càng tốt vì đặt ở những vị trí đó để tiết kiệm đường dây, hạn chế tổn hao tối đa công suất mạng điện và sụt áp

Đảm bảo không lãng phí chi phí đầu tư xây dựng Đảm bảo an toàn cho thiết bị và con người: vị trí đặt trạm biến áp sao cho không

ảnh hưởng đến nhà dân, nhà xưởng hoặc các công trình khác

Đảm bảo tính mỹ quan công nghiệp gần lưới điện lực và đảm bảo hành lang an toàn điện đường dây

Có thiết kế thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa [5]

Lưu ý khi thiết kế trạm

Vị trí đặt trạm được quyết định bởi công suất được phân bố trên từng đoạn cho trước, điện áp hệ thống và độ sụt áp

Vị trí của trạm có thể trong nhà và ngoài trời, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng Tùy theo tính chất và yêu cầu từng vùng mà ta chọn vị trí sao cho thích hợp nhất

Những điểm cần xét đến khi chọn vị trí đặt trạm:

Mục đích sử dụng: Ưu tiên đặt gần nơi phát nguồn điện hoặc thiết bị tiêu thụ Địa hình đặt trạm: Đặt ở nơi bằng phẳng, có vị trí cao tránh ngập úng Vị trí đặt

phải đảm bảo thuận tiện sử dụng, vận hành và sửa chữa

Địa điểm đặt trạm: Đặt trạm ở nơi có giao thông thuận tiện vì có nhiều thiết bị

điện, máy biến áp có trọng lượng rất lớn, tránh đặt ở những nơi khó tiếp cận

Không khí nơi đặt trạm: không khí chứa nhiều bụi kim loại sẽ làm giảm thao tác

đóng cắt dễ gây phóng điện, làm nguy hiểm cho người vận hành, làm giảm tuổi thọ của máy biến áp [5]

2.1.3 Các thiết bị chính trong trạm biến áp

Máy biến áp điện lực

Khái niệm

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp (dòng điện) của dòng xoay chiều từ giá trị cao đến giá trị thấp hoặc ngược lại Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện gọi là sơ cấp, đầu ra nối tải gọi là thứ cấp

Công dụng

Công dụng của máy biến áp là truyền tải và phân phối điện năng trong hệ thống điện Máy biến áp được chọn phải có công suất đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải khu vực trong các chế độ vận hành hoặc truyền tải hết lượng công suất các nhà máy điện trong khu vực ở chế độ bình thường, cũng như chế độ sự cố

Hình 2.3: Máy biến áp 110 kV - 40 MVA của công ty thiết bị điện Đông Anh

Phân loại

Phân loại theo số pha: Máy biến áp 1 pha (O), máy biến áp 3 pha (T) Phân loại theo số cuộn dây: gồm có MBA ba cuộn dây (T) và MBA hai cuộn dây Phân loại theo phương pháp làm mát

Máy biến áp kiểu khô: là loại máy biến áp không sử dụng bất kỳ chất lỏng cách điện nào, thay vào đó các cuộn dây và lõi được giữ trong 1 thùng kín được điều áp bằng không khí, hệ thống cách nhiệt cao được công nhận an toàn với môi trường Máy biến áp khô có thể được đặt trong nhà, trong những môi trường khắc nghiệt, độ ẩm cao

Máy biến áp kiểu dầu: là một loại máy biến áp sử dụng dầu làm chất cách điện và làm mát Máy biến áp dầu có khả năng cách điện tốt, dùng dầu cách điện giúp cách điện hiệu quả giữa các cuộn dây và giữa cuộn dây và vỏ máy biến áp, giảm thiểu nguy cơ xảy ra sự cố do chập điện

Theo phương pháp điều chỉnh điện áp: Máy biến áp thường, máy biến áp điều áp

dưới tải (H) Máy biến áp đo lường

Máy biến áp đo lường gồm những loại sau:

Máy biến dòng điện (TI)

Máy biến dòng có cấu tạo như máy biến áp nhưng với trạm biến áp, chức năng chính của chúng là thay đổi giá trị dòng điện từ giá trị lớn sang giá trị nhỏ hoặc ngược lại (thường là 5 A, trường hợp đặc biệt là 1 A hay 10 A) với các dụng cụ đo và rơ le, tự

động hóa

Máy biến dòng chứa nhiều lõi tương ứng với nhiều cuộn thứ cấp để phục vụ cho

nhiều mục đích khác nhau, ví dụ như đo lường, bảo vệ…

Hình 2.4: Máy biến dòng điện

Máy biến điện áp (TU)

Máy biến điện áp là một thiết bị có tác dụng cách ly phần sơ cấp với thứ cấp, nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới từ trị số cao xuống trị số thấp, cung cấp cho thiết bị đo lường, bảo vệ, tự động hóa Thường công suất của tải máy biến điện áp rất bé (vài chục đến vài trăm VA), đồng thời tổng trở mạch ngoài rất lớn có thể xem như máy biến điện áp thường xuyên làm việc không tải

Hình 2.5: Máy biến điện áp Các thiết bị đóng cắt

Máy cắt

Máy cắt điện là thiết bị đóng – cắt mạch điện và bảo vệ mạch điện khỏi hư hại khi xảy ra sự cố quá dòng, quá tải hoặc ngắn mạch trong quá trình vận hành hệ thống điện Chức năng cơ bản của máy cắt là ngắt dòng điện sau khi nhận tín hiệu từ rơ le bảo vệ phát hiện sự cố

Máy cắt điện có thể được vận hành bằng tay, tự động hoặc kết hợp cả hai hình thức để điều khiển và bảo vệ hệ thống điện vận hành an toàn

Các loại máy cắt phổ biến hiện nay

Máy cắt chân không: hay còn được gọi là máy cắt VCB (Vacuum Circuit Breaker)

Ưu điểm chính của VCB là giảm đáng kể rủi ro cháy nổ và ít phải bảo trì hơn, chúng thường được sử dụng đóng cắt mạch điện ở cấp điện áp trung thế

Hình 2.6: Máy cắt chân không VCB của hãng ABB

Máy cắt không khí: hay còn được gọi là máy cắt ACB (Air Circuit Breaker) Máy

cắt ACB thường sử dụng với mạch điện trung thế và cao thế, đáp ứng cấp điện áp thông thường là 15 kV hoặc đường dây ngoài trời lên đến 220 kV hoặc hơn Ưu điểm của ACB là kích thước nhỏ, thời gian đáp ứng tốc độ cao, ít cần phải bảo trì và giảm đáng kể nguy cơ cháy nổ

Hình 2.7: Máy cắt không khí ACB của hãng Mitsubishi

Máy cắt khí SF6: điểm nổi bật của máy cắt này là sử dụng khí lưu huỳnh hexafluoride (SF6) làm môi trường dập tắt hồ quang của các tiếp điểm Máy cắt SF6 là thiết bị đóng cắt rất hiệu quả đối với các hệ thống điện cao áp và trung áp do những đặc tính điện môi bền vững cũng như không bắt lửa

Hình 2.8: Máy cắt cao thế dùng khí SF6 của hãng Schneider

Máy cắt dầu: hay còn gọi là máy cắt OCB (Oil Circuit Breaker), đây là máy cắt sử

dụng dầu cách điện để dập tắt hồ quang Ưu điểm của OCB là không yêu cầu thiết bị đặt biệt để kiểm soát hồ quang điện OCB thường dùng cho cả cấp điện áp cao thế và trung thế

Hình 2.9: Máy cắt dùng dầu của hãng Siemens

Dao cách ly không có buồng dập hồ quang nên không thể cắt được dòng điện lớn Nếu nhầm lẫn dùng dao cách ly để cắt dòng điện lớn thì có thể hồ quang phát sinh gây

nguy hiểm Vì thế dao cách ly chỉ dùng để đóng cắt khi không có dòng điện chạy qua

Phân loại dao cách ly:

Dao cách ly kiểu quay 1 trụ

Dao cách ly kiểu quay 1 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, đặt biệt là trong các trạm có nhiều thanh góp và dao cách ly

Hình 2.10: Dao cách ly kiểu quay 1 trụ

Dao cách ly kiểu quay 2 trụ

Để đóng mở dao cách ly người ta dùng hai đế quay, được nối với nhau bằng thanh kẹp Các sứ đỡ được gắn 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 90° Ở vị trí mở dao cách ly có điểm cắt giữa hai trụ sứ tạo nên khoảng cách cách điện nằm ngang

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 diện tích mặt bằng trạm ngựời ta sử dụng dao cách ly loại này Thường dùng phổ biến ở các cấp điện áp từ 400 kV trở lên

Hình 2.11: Dao cách ly kiểu quay 2 trụ

Dao cách ly kiểu quay 3 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 dao 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 hai trụ người ta dùng 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 60 độ 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 3 sứ đắt tiền, nên thường dùng chúng ở cấp điện áp không cao

Hình 2.12: Dao cách ly kiểu quay 3 trụ

Hệ thống thanh cái

Hệ thống thanh cái bao gồm một hoặc tổ hợp các thanh đóng cắt bằng kim loại (thường làm bằng đồng) để kết nối mạng điện trong trạm biến áp Hệ thống thanh cái được bố trí, sắp xếp dựa trên thiết kế chung của trạm

Thiết kế hệ thống thanh cái phải đảm bảo an toàn, tính kinh tế, khả năng bảo trì và dễ vận hành Kết cấu của thanh cái phải chịu được dòng ngắn mạch cao và tác động cơ học lớn

Đối với trạm biến áp ngoài trời, hệ thống thanh cái thường để trần

Đối với trạm biến áp đặt trong các tòa nhà, thanh cái có cấu tạo kín nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành

Bộ chống sét lan truyền

Bộ chống sét lan truyền có tác dụng bảo vệ trạm biến áp tránh khỏi quá áp do tác động của sét Thiết bị này cũng có tác dụng tiêu trừ điện áp quá độ Dòng quá áp qua bộ

chống sét được triệt tiêu dưới lòng đất

Trong các trạm biến áp, bộ chống sét lan truyền phải chịu được quá áp tạm thời hoặc liên tục, đồng thời phải hạn chế được mức điện áp thấp hơn so với thiết kế của trạm

biến áp

Các bộ chống sét lan truyền phổ biến như: Bộ chống sét lan truyền oxit kim loại MOSA (Metal Oxide Surge Arrester) gồm oxit kim loại với các thành phần đĩa điện trở phi tuyến có khả năng chịu đựng năng lượng nhiệt tốt Loại này sẽ không dẫn điện khi mức điện áp ổn định và sẽ dẫn điện ở

mức điện áp cao vượt định mức

Bộ chống sét Cacbua Silic bao gồm một chất phi tuyến tính là một điện trở được

cấu tạo từ loại chất kết dính vô cơ và vật liệu cacbua silic

Thiết bị chống sét lan truyền được đặt trước và song song với thiết bị được bảo vệ

Các thiết bị chống sét lan truyền điển hình như:

Thiết bị chống sét lan truyền LA (Lightning Arrester) gồm một ống sứ hay chất dẻo cách điện có hình dạng và kích thước tùy thuộc cấp điện áp định mức sử dụng Bên

trong chứa 2 phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở phi tuyến

Thiết bị chống sét lan truyền SA (Surge Arrester) gồm một chồng đĩa MOV (Metal Oxide Varistor – công nghệ sử dụng các phiến oxit kim loại làm phần tử tản sét) với 2

điện cực ở 2 đầu

Hình 2.13: Chống sét van LA

Cầu chì

Cầu chì được sử dụng để ngăn ngừa thiệt hại cho đường dây trong trường hợp đoản mạch Cầu chì phải được thiết kế và chế tạo đảm bảo khả năng xử lý điện áp và dòng

điện quá tải (vượt định mức thiết kế của trạm biến áp)

Có các loại cầu chì phổ biến như:

Cầu chì tự rơi (FCO – Fuse Cut Out): là thiết bị một pha đặt phía sơ cấp các trạm

biến áp phụ tải có S ≤ 1000 kVA, bảo vệ các sự cố quá tải phía thứ cấp hay ngắn mạch trong các cuộn dây máy biến áp Khi xảy ra sự cố, dây chảy cầu chì đứt thì ống cầu chì

tự rơi xuống Đây là thiết bị đơn giản đảm bảo cắt mạch chính xác, an toàn

Hình 2.14: Cầu chì tự rơi 35 kV

Cầu chì cắt có tải LBFCO (Load Break Fuse Cut Out): là thiết bị đóng cắt một pha

có công dụng và vị trí lắp đặt giống FCO nhưng LBFCO cắt được dòng tải nhỏ nhờ được

trang bị thêm hai má dập hồ quang hai bên tiếp điểm Trong quá trình đóng cắt dòng tải nhỏ, hồ quang sinh ra được má dập hồ quang dập tắt

Hình 2.15: Cầu chì cắt có tải LBFCO sứ 35 kV

Rơ le bảo vệ

Rơ le bảo vệ có tác dụng bảo vệ trạm biến áp trước tình trạng ngắn mạch hoặc các sự cố bất thường khác Chúng được sử dụng để ngắt mạch khi dòng điện vượt qua một giới hạn nhất định

Rơ le dùng để chuyển mạch nhiều dòng điện, điện áp sang các tải khác nhau bằng cách sử dụng một tín hiệu điều khiển

Tách các mạch điều khiển khỏi mạch tải hoặc mạch cấp điện AC khỏi mạch được cấp điện DC

Duy trì trạng thái vận hành an toàn cho các phần còn lại của hệ thống Hạn chế tối đa thiệt hại về người, thiết bị hay gián đoạn cung cấp điện Một số rơ le có thể cung cấp các chức năng logic đơn giản như AND; NOT hoặc OR cho điều khiển tuần tự hoặc khóa liên động an toàn

Phân loại Phân loại theo cấu tạo: gồm có rơ le bảo vệ điện cơ, rơ le bảo vệ tĩnh, rơ le bảo vệ

kỹ thuật số hay rơ le bảo vệ số

Phân loại thông qua chức năng, công dụng: rơ le bảo vệ quá dòng, rơ le bảo vệ

khoảng cách, rơ le bảo vệ so lệch dòng điện, rơ le định hướng, rơ le kiểm tra tính đồng bộ

Phân loại theo nguồn điện: một rơ le bảo vệ kép được cung cấp bởi dòng điện thu

được từ dòng bằng một TI

Hình 2.16: Rơ le bảo vệ so lệch MBA 87T của hãng Schneider

2.2 Tính toán lựa chọn máy biến áp

2.2.1 Lựa chọn máy biến áp

Máy biến áp được lựa chọn phải có công suất đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong khu vực trong chế độ bình thường, cũng như trong các chế độ sự cố

Ta lựa chọn 2 MBA vận hành song song nếu một trong hai máy bị sự cố phải nghỉ, máy biến áp còn lại có 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 5 ngày đêm nếu thỏa mãn điều kiện:

K1 < 0,93 K2 < 1,4 đối với máy biến áp đặt ngoài trời K2 < 1,3 đối với máy biến áp đặt trong nhà Chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không quá 140℃ Hệ số quá tải sự cố của MBA: Kqtsc = 1,4

Hệ số công suất Cosφ = 0,95 Công suất nhà máy điện gió: Tổng công suất thiết kế: Ptt = 49,5 MW (sử dụng 15 turbine gió, mỗi tuabin có công suất 3,3 MW)

Tính toán chọn công suất máy biến áp: Ta có: Ptt = SttMax × Cosφ

⇒ SttMax = Ptt

Cosφ =

49,50,95= 52,11 (MVA) Ta chọn 2 máy biến áp T1 và T2 là 2 máy có công suất là SđmB với:

52,111,4 = 37,22 (MVA) Trong đó Kqtsc = 1.4 do MBA đặt ngoài trời

Do đó ta chọn MBA ba pha hai cuộn dây có công suất định mức 40 MVA do công ty AEG của Đức chế tạo chế tạo Số lượng 2 máy

2.2.2 Lựa chọn cấp điện áp

Theo điều kiện thiết kế và tình trạng lưới điện hiện tại tại địa phương, cấp điện áp của trạm được chọn như sau:

Phía cao áp: Có cấp điện áp 110 kV, đấu nối tramsit trên từ ĐZ 110 kV từ TBA

110 kV Diên Hồng – TBA 110 kV Chư Sê

Phía trung áp: Theo công nghệ của NMĐ gió Phát triển Miền núi, lựa chọn cấp

điện áp trung áp là 35 kV Như vậy, các MBA của trạm được chọn là MBA 3 pha, 2 cuộn dây với cấp điện áp là 110/35 kV

Tra phụ lục 3 trang 245 - sách Thiết kế NMĐ & TBA của thầy Huỳnh Nhơn - nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP HCM năm 2015, ta chọn được máy biến áp có thông số

đất) Ngắn mạch cũng là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem như bằng không

Về điện áp lại giảm nhanh xuống điện áp ngắn mạch sau đó tiếp tục giảm nữa đến chỉ số điện áp nhất định

Các dạng ngắn mạch: ngắn mạch ba pha, ngắn mạch hai pha, ngắn mạch một pha chạm đất, ngắn mạch hai pha chạm đất…

Bảng 2.2: Ký hiệu và xác suất xảy ra với từng dạng ngắn mạch [3]