Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp

Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp

Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRẠM BIẾN ÁP I. Vai trò và công dụng máy biến áp Một hệ thống cung cấp điện thông thường bao gồm các khâu cơ bản sau: phát điện, truyền tải, phân phối và sử dụng điện. Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện. Thông thường khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, một vấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao phải đảm bảo chất lượng điện năng, tổn thất ít và kinh tế nhất. Sơ đồ cung cấp điện đơn giản Giả sử hộ tiêu thụ có công suất P, hệ số công suất cosφ, điện áp của đường dây truyền tải là U, thì dòng điện truyền tải trên đường dây là: ϕ cosU P I = Và tổn hao công suất trên đường dây: 1 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp ϕ 22 2 . 2 . cosU P RIRP đđ ==∆ Trong đó: R đ là điện trở đường dây tải điện và cos là hệ số công suất của lưới điện, còn là góc lệch pha giữa dòng điện I và điện áp U. Từ các công thức trên cho ta thấy, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp truyền tải càng cao thì dòng điện chạy trên đưởng dây sẽ càng bé, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn giảm xuống, tiết kiệm được kim loại màu, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây giảm xuống. Mặt khác để đảm bảo chất lượng điện năng trong hệ thống điện, với đường dây dài không thể truyền dẫn ở điện áp thấp. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa người ta phải dùng điện áp cao, thường là 35, 110, 500 kV…trên thực tế các máy phát điện chỉ phát ra điện áp từ 3 21 kV, do đó phải có thiết bị nâng điện áp ở đầu đường dây. Trong khi đó các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0,4 6 kV, vì vậy cuối đường dây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Thiết bị dùng để tăng điện áp ở đầu đường dây và giảm áp ở cuối đường dây gọi là máy biến áp (MBA). Máy biến áp là một phần quan trọng của hệ thống điện. Nó chuyển năng lượng với hiệu quả rất cao từ mức điện áp này sang mức điện áp khác. Nếu như bỏ qua phần tổn hao trong máy biến áp thì năng lượng phía thứ cấp gần như bằng năng lượng phía sơ cấp. Từ đó ta có định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng xoay chiều ở cấp điện áp khác, với tần số không thay đổi. 2 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Các loại máy biến áp chính:  MBA lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.  MBA chuyên dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu…  MBA tự ngẫu dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công sất lớn.  MBA đo lường dùng để giảm điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn hoặc để điều khiển.  MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao. Trong một hệ thống cung cấp điện, máy biến áp cần đảm bảo đúng các yêu cầu kỹ thuật để vận hành hiệu quả, bên cạnh đó máy biến áp còn phải thỏa mãn các chỉ tiêu về kinh tế. Tổng chi phí của một phương án cung cấp điện bất kỳ nào cũng gồm hai phần: tổng vốn đầu tư ban đầu V và chi phí vận hành hằng năm C. Trong hai thành phần này, vốn đầu tư ban đầu được bỏ ra trong thời gian ngắn trong khi đó chi phí vận hành hằng năm thì kéo dài trong nhiều năm. Tổng vốn đầu tư ban đầu V hầu như dựa hoàn toàn vào các ước lượng. Các dữ liệu trong quá khứ cũng như trong hiện tại chỉ giúp tăng cường độ tin cậy, nâng cao độ chính xác đến mức có thể vì luôn có sự thay đổi của giá cả và sự tiến bộ của công nghệ. Tổng vốn đầu tư ban đầu: V = V 1 + V 2 + V 3 V 1 : chi phí mua mới thiết bị và chi phí xây dựng trực tiếp. V 2 : chi phí tồn kho cho các thiết bị và vật tư được sử dụng cho xây dựng mới. V 3 : chi phí xây dựng gián tiếp 3 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Chi phí vận hành hàng năm C C = C 1 + C 2 + C 3 + C 4 + C 5 C 1 : chi phí vận hành về công bảo quản. C 2 : chi phí vật tư dự trữ bảo quản. C 3 : chi phí khấu hao. C 4 : tổn thất điện năng. C 5 : chi phí mất điện Trong tổng vốn đầu tư ban đầu thì chi phí cho việc mua mới các thiết bị và đặc biệt là máy biến áp chiếm phần lớn. Đối với các dự án nhỏ, phụ tải ít, dung lượng máy biến áp không nhiều thì không đòi hỏi tính toán phụ tải thật sự chính xác. Sự chênh lệch giữa các cấp máy biến áp nhỏ dẫn đến số vốn đầu tư ban đầu không bị ảnh hưởng nhiều. Do đó nếu ta chọn dung lương máy biến áp lớn hơn một ít thì chi phí đầu tư có nhích lên nhưng bù lại thì máy biến áp đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho phụ tải, có thể mở rộng phụ tải sau này đồng thời tuổi thọ máy biến áp cũng dài hơn. Đối với các dự án lớn thì chi phí bỏ ra cho trạm biến áp là vô cùng lớn, đòi hỏi phải tính thật chính xác phụ tải điện sao cho chi phí thấp nhất mà vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải. II. Khái niệm và phân loại trạm biến áp 1. Khái niệm Trạm biến áp là nơi biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, là điểm trung chuyển điện năng giữa hệ thống truyền tải và hệ thống phân phối. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. 4 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp 2. Phân loại a. Phân loại theo cấp điện áp:  Trạm tăng áp: thường đặt ở các nhà máy điện có nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát đến điện áp cao hơn để truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa.  Trạm hạ áp: đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp từ đại lượng cao hơn đến đại lượng thấp hơn thích hợp cho các hộ tiêu thụ điện. b. Phân loại theo nhiệm vụ:  Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: Trạm này nhận điện từ hệ thống điện có điện áp 35 → 220KV biến đổi thành các cấp điện áp 10KV hay 6KV. Cá biệt có khi xuống 0.4KV.  Trạm biến áp phân xưởng: Trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Phía sơ cấp thường là 10KV, 6KV hoặc 15KV hoặc 35KV, còn phía thứ cấp có các điện áp 220/127V, 380/220V hoặc 660V. c. Phân loại về phương diện cấu trúc: 5 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp  Trạm biến áp ngoài trời: Ở trạm này các thiết bị ở phía cao áp đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần phần hạ thế. Xây dựng trạm ngoài trời sẽ giúp tiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà.  Trạm biến áp trong nhà: Ở trạm này, tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà, ngoài ra vì điều kiện chiến tranh, người ta còn xây dựng những trạm biến ngầm. Loại này chi phí xây dựng khá tốn kém. 6 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Ngoài ra trong hệ thống điện còn có các trạm khác: trạm đóng cắt, trạm nối, trạm chỉnh lưu, trạm nghịch lưu 3. Cấu trúc cơ bản trạm biến áp Về mặt cơ bản một trạm biến áp bao gồm những thiết bị được nối với nhau một cách hợp lý và chính xác.  Máy biến áp  Các khí cụ và thiết bị phân phối điện áp cao và hạ áp các thiết bị này có nhiệm vụ nhận nguồn điện từ một số nơi cung cấp, và phân phối cho các phụ tải, qua các đường dây tải điện bao gồm các thiết bị sau:  Thiết bị đóng cắt o Máy cắt điện o Dao cách ly 3 pha có tiếp đất ở 2 phía  Khí cụ đo lường o Máy biến điện áp o Máy biến dòng  Khí cụ bảo vệ mạch điện o Role bảo vệ các loại o Aptomat o Cầu chì tự rơi  Các khí cụ điều khiển o Tần số o Bù công suất o Điều chỉnh điện áp o Điều chỉnh dòng  Các thanh góp bên cao áp, hạ áp, sứ, trụ.  Hệ thống tiếp địa.  Hệ thống chống sét.  Hệ thống làm mát. III. Quy trình tính toán và thiết kế trạm biến áp (TBA) 7 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Trong thiết kế cung cấp điện, chi phí đầu tư cho máy biến áp chiếm một phần không nhỏ trong tổng chi phí. Do đó việc lựa chọn vị trí, số lượng, dung lựợng máy biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng. Việc tính toán chính xác đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho phụ tải trong điều kiện bình thường và trong điều kiện sự cố với các tải quan trọng, đồng thời giảm chi phí lắp đặt, vận hành cũng như vốn đầu tư ban đầu của mạng điện. Những yêu cầu và nội dung trong thiết kế:  Khi thiết kế trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải phải đảm bảo cho phụ tải luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép.  Một phương án hợp lí phải thỏa mãn các yêu cầu sau: o Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm được ngoại tệ quý và đầu tư hiếm. o Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ. o Chi phí vận hành hàng năm thấp. o Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. o Thuận lợi cho vận hành và sửa chữa. Trên thực tế những yêu cầu trên thường mâu thuẩn nhau nên người thiết kế phải biết cân nhắc và kết hợp hài hòa các yếu tố tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Người thiết kế đưa ra nhiều phương án khả thi, sau đó dùng phương pháp so sánh kinh tế kĩ thuật giữa các phương án, từ đó rút ra phương án tối ưu để thi công. 1. Thu thập dữ liệu ban đầu  Xác định nhu cầu điện của các hộ tiêu thụ hay phụ tải ở thời điểm hiện tại và dự đoán trong tương lai.  Xác định vị trí, mặt bằng để đặt trạm biến áp.  Tìm hiểu môi trường xung quanh để xây dựng trạm biến áp trong nhà hay ngoài trời.  Chọn nguồn cung cấp cho trạm. 8 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp 2. Tính toán chọn thiết bị Dựa vào đồ thị phụ tải hay các phương pháp tính toán công suất đặt để chọn số lượng và dung lượng máy biến áp.  Đưa ra nhiếu phương án, sơ đồ khác nhau có tính khả thi.  Tính toán kinh tế kĩ thuật để chọn ra phương án tối ưu.  Tính toán triệt để tiết kiệm dây dẫn và khí cụ điện.  Tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị bảo vệ .  Tính toán chống sét bảo vệ trạm.  Tính toán hệ thống tiếp địa. 3. Chọn vị trí, số lượng và công suất của máy biến áp. a. Xác định vị trí máy biến áp Vị trí đặt của trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:  Gần tâm phụ tải. o Giảm chi phí đầu tư và tổn thất điện năng. o Giảm chi phí giải tỏa đền bù. o Đảm bảo tính khả thi.  Thuận tiện cho việc vận hành và thi công trạm biến áp. o Đường bộ và đường thủy. o Xây dựng đường công vụ.  Thuận lợi cho việc thiết kế và thi công các lộ vào ra. o Rất quan trọng với các trạm trong thành phố o Sơ đồ nối dây đơn giản, dễ dàng  An toàn vận hành.  Có khả năng mở rộng. o Phải tính toán trong thiết kế. o Chuyển từ trạm AIS  trạm GIS .  Không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. o Tiếng ồn, ô nhiễm dầu. o Phòng cháy chữa cháy. o Nhiễm từ. 9 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Trong thực tế việc lắp đặt thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn. Do đó tùy vào điều kiện cụ thể mà ta chọn vị trí đặt. Vị trí của trạm biến áp có thể ở độc lập bên ngoài, liền kề với phân xưởng, hoặc đặt bên trong phân xưởng. b. Xác định số lượng máy biến áp: Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: yêu cầu về tính liên tục cấp điện của hộ tiêu thụ, yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp hợp lý, yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp Khi xác định số lượng trạm của xí nghiệp, số lượng và công suất máy biến áp trong một trạm chúng ta cần lưu ý đến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp và tính chất quan trọng của phụ tải về phương diện cung cấp điện. Chúng ta phải tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật ngay khi xác định các phương án cung cấp điện. • Muốn vậy chúng ta cần nghiên cứu:  Đồ thị phụ tải hằng ngày, xác định cho một ngày làm việc bình thường và xác định cho một ngày nghỉ, ở mùa nắng và mùa mưa, hoặc mùa hè và mùa động  Đồ thị phụ tải hằng năm của một xí nghiệp tính theo tổng số lượng giờ trong một năm. • Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế kĩ thuật sau đây:  An toàn, liên tục cung cấp điện.  Vốn đầu tư bé nhất.  Chi phí vận hành hằng năm bé nhất. • Ngoài ra cần lưu ý đến việc:  Tiêu tốn kim loại màu bé nhất  Các thiết bị và khí cụ điện phải nhập được để dàng v.v…  Dung lượng của máy biến áp trong xí nghiệp nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng. 10 [...]... phân xưởng, xí nghiệp có số lượng máy móc nhiều, công suất lớn, đã có được nhiều thông tin về phụ tải, có các bảng tra cứu các thông số 20 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp 21 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Chương 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP THEO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI I.ĐẶT VẤN ĐỀ Trong hệ thống điện, máy biến áp là một mắt xích quan trọng không... và Sđt1 được tính như trường hợp trên (hình c, d) 24 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Hình a Hình b Hình c Hình d Nếu Sđt2 < 0.9 Smax thì ta chọn Sđt2= 0.9 Smax và thời gian quá tải t2’ được tính theo công thức quy đổi: ' t2 = 2 S đt 2t2 (0.9 S max ) 2 25 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Nếu MBA làm việc ở những nơi có nhiệt độ trung bình... của hãng ABB: Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 20°C 28 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 30°C Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 40°C 29 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Chương 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰA VÀO CÁC CHẾ ĐỘ NHIỆT I ẢNH HƯỞNG CỦA... tạp, tốn nhiều thời gian xem xét, đánh giá Sau đây là một vài phương pháp lựa chọn máy biến áp:  Phương pháp dựa vào công suất tính toán  Phương pháp dựa vào đồ thị phụ tải  Phương pháp dựa vào chế độ nhiệt 11 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Chương 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP THEO PHỤ TẢI TÍNH TOÁN I ĐẶT VẤN ĐỀ Phụ tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ... 32 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Phân bố nhiệt độ theo chiều cao máy biến áp dầu 1-cuộn dây; 2- lõi thép; 3-dầu; 4-bề mặt ngoài thùng Khi tính toán gần đúng có thể xem sự thay đổi nhiệt độ tuyến tính với chiều cao máy biến áp: Đồ thị nhiệt của máy biến áp làm mát bằng dầu đối lưu khi tải định mức 33 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống. .. trước khi có đối tượng sử dụng điện Do vậy xác 12 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp định chính xác phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn Do tính chất quan trọng nên nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và biến động theo thời gian nên vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Trong thực... thống kê Chính vì vậy phương pháp này thường chỉ áp dụng đối với những công trình nhỏ hoặc vừa vì kết quả cho ra tương đối chính xác, đơn giản trong tính toán Đối với những công trình lớn, có tầm quan trọng cần phải tính chính xác công suất của phụ tải để lựa chọn biến áp vì chi phí đầu tư cho máy biến áp là rất 13 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp lớn, máy biến áp có công... Phương pháp xác định phụ tải tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình (phương pháp số thiết bị hiệu quả) Trong phương pháp này ta đã biết hết thông tin về đối tượng sử dụng điện: công suất, chủng loại động cơ, vị trí đặt trong phân xưởng và đặc tính kĩ thuật, công nghệ của chúng Nhiệm vụ của người thiết kế là là phải đưa ra phương án 18 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp cung... 16 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Để phục vụ sinh hoạt các hộ thường dùng nhiều loại thiết bị điện gia dụng khác nhau như: đèn, quạt, tivi, radio, bàn là, tủ lạnh.v.v…Trong tính toán cung cấp điện thường lấy hệ số công suất chung là cosφ = 0,85 Phụ tải tính toán tổng bao gồm các thôn xóm, trường học, trạm bơm v.v n Pt = Kdt ∑ Ptti i =1 n Qt = Kdt ∑ Qtti i =1 St = √P2t +Q2t Kđt – hệ. .. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải tính toán được xác định theo công thức: n Ptt = ∑ knci.Pđmi i =1 Qtt = Ptt.tgφtb 2 S tt = Ptt2 + Qtt Trong đó: 14 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp cos ϕ = Ptt Stt Knci: Là hệ số nhu cầu của thiết bị thứ i Pđmi: Là công suất đặt của thiết bị thứ i cos ϕ : là hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị n : số . để đặt trạm biến áp.  Tìm hiểu môi trường xung quanh để xây dựng trạm biến áp trong nhà hay ngoài trời.  Chọn nguồn cung cấp cho trạm. 8 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp 2 áp 220/127V, 380/220V hoặc 660V. c. Phân loại về phương diện cấu trúc: 5 Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp  Trạm biến áp ngoài trời: Ở trạm này các thiết bị ở phía cao áp đều. Đề tài: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trạm biến áp Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRẠM BIẾN ÁP I. Vai trò và công dụng máy biến áp Một hệ thống cung cấp