luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 110kv - 22kv và đường dây phân phối

Do đó trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện - Trạm biến áp hạ áp: đặt gần ở các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện áp truyền tải đến cấp điện áp phân phối t

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP - -

HỌ TÊN : NGUYỄN A NÍCH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV VÀ ĐƯỜNG DÂY

PHÂN PHỐI CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TP.HCM, THÁNG 01-2008

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP - -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN GVPB : NGUYỄN XUÂN PHÚ

MỤC LỤC

Lời nói đầu 7

Phần I THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 8 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống điện 9

1.2 Trạm biến áp 9

1.2.1 Theo điện áp 9

1.2.2 Theo địa dư 9

1.3 Cấu trúc của trạm biến áp 9

1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp 9

1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm 10

1.4 Yêu cầu khi thiết kế 10

Chương 2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 11 2.1 Khái niệm 11

2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải 11

2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải 12

2.4 Xác định Tmax,max 13

Chương 3 CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM 15 3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc 15

3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc 15

3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án 15

3.3.1 Phương án 1 15

3.3.2 Phương án 2 16

3.3.3 phương án 3 16

3.4 Lựa chọn phương án 17

Chương 4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 18 4.1 Chọn máy biến áp 18

4.1.1 Khái niệm chung 18

4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm 19

4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án 22

4.2.1 Khái niệm 22

4.2.2 Một số sơ đồ nối điện cơ bản 23

4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 25

Chương 5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 27 5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch 27

5.1.1 Khái niệm 27

5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 27

5.1.3 Phương pháp tính ngắn mạch 27

5.1.4 Tính toán ngắn mạch cho trạm 29

5.2 Chọn máy cắt cho các phương án 34

5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt 34

5.2.2 Chọn máy cắt cho các phương án 35

Chương 6 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN KINH TẾ 41 6.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 41

6.1.1 Khái niệm 41

6.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 41 6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phương án 42

6.2 Tính toán kinh tế- kỹ thuật 43

6.2.1 Khái niệm 43

6.2.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, so sánh các phương án 43

6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phương án 45

6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án 46

Chương 7 CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 48 7.1 Khái niệm chung 48

7.2 Lựa chọn các khí cụ điện và các phần dẫn điện 48

7.2.1 Chọn máy cắt 48

7.2.2 Chọn dao cách ly 49

7.2.3 Chọn thanh dẫn-thanh góp 50

7.2.3.1 Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn-thanh góp 51

7.2.3.2 Chọn thanh dẫn-thanh góp cho trạm 53

7.2.4 Chọn sứ cách điện 57

7.2.5 Chọn cáp điện lực 58

7.2.6 Chọn máy biến dòng điện 61

7.2.7 Chọn máy biến điện áp 65

7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm 69

Chương 8 TỔNG KẾT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 71 8.1 Sơ đồ cấu trúc 71

8.2 Máy biến áp chính của trạm 71

8.3 Sơ đồ nối điện 71

8.4 Dòng điện ngắn mạch 72

8.5 Máy cắt 72

8.6 Tổn hao, chi phí tính toán 73

8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện 73

8.7.1 Dao cách ly 110 kV 73

8.7.2 Thanh góp – thanh dẫn 73

8.7.3 Sứ cách điện 74

8.7.4 Cáp điện lực 74

8.7.5 Máy biến dòng điện 75

8.7.6 Máy biến điện áp 76

8.8 Máy biến áp tự dùng 76

Chương 9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 77 9.1 Khái niệm chung 77

9.2 Một số yêu cầu kinh tế - kỹ thuật 77

9.3 Cột thu sét và phạm vi bảo vệ 77

9.3.1 Cột chống sét sử dụng kim thu sét 77

9.3.2 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét 78

9.4 Tính toán bảo vệ cột chống sét 79

Chương 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 87

10.1 Các vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống nối đất 87

10.1.1 Nối đất tự nhiên 87

10.1.2 Hệ thống nối đất nhân tạo (Rnt) 88

10.2 Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất 90

10.2.1 Tính toán nối đất tự nhiên 90

10.2.2 Tính toán nối đất nhân tạo 91

10.2.3 Kết luận 93

10.3 Tính tổng trở xung của hệ thống nối đất có bổ sung 93

10.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét 96

10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế 97

Phần II THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 98 Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 101 11.1 Khái niệm 101

11.2 Tính toán thiết kế 101

11.2.1 Tính toán sụt áp và chọn dây cho 101

đường dây phân phối 101

11.2.1.1 Tính sụt áp cho một đoạn của phát tuyến 101

11.2.1.2 Trình tự chọn dây cho phát tuyến 103

11.2.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây phân phối 106

11.2.3 Tính toán tổn thất điện năng 108

11.3 Tính toán chi phí hàng năm 108

11.4 Tính toán thiết kế 110

11.4.1 Chọn dây cho phát tuyến và tính tổn thất điện áp 110

11.4.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây 111

11.4.3 Tính tổn thất điện năng 111

11.4.4 Tính tổng chi phí hàng năm của phát tuyến 112

Chương 12 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT

PHẢN KHÁNG VÀ BÙ ỨNG ĐỘNG 113

12.1 Khái niệm 113

12.2 Tính toán bù công suất kháng 113

12.3 Tính toán mẫu cho phương án 4 vị trí bù 114

12.4 Phương án 5 vị trí tụ bù 119

12.5 Phương án 6 vị trí tụ bù 120

12.6 Phương án 7 vị trí tụ bù 121

12.7 So sánh lựa chọn phương án bù 122

12.8 Tính toán tổn thất lúc phụ tải cực đại có bù công suất kháng 124

12.9 Tính toán bù ứng động 127

12.10 Tính toán lúc phụ tải cực tiểu và có bù ứng động 130

Chương 13 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO TRẠM 136 13.1 Kết quả bù công suất kháng 136

13.2 Kết quả tổng tiết kiệm theo bù tổng Ct 137

13.3 Sơ đồ tuyến đường dây lúc phụ tải max và lúc phụ tải min = 40% phụ tải max 140

13.4 Phân bố công suất và phân bố trạm cho tuyến đường dây sau khi có bù công suất kháng 140

13.5 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực đại 142

13.6 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực tiểu 149

Chương 14 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ PHỐI HỢP BẢO VỆ 157 14.1 Tính toán ngắn mạch 157

14.1.1 Các công thức tính tổng trở trong đường dây phân phối hình tia 157

14.1.2 Các dạng ngắn mạch 158

14.1.3 Tính dòng ngắn mạch 159

14.1.3.1 Tính dòng ngắn mạch ứng với Zf = 0 161

14.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch ứng với Zf = 10 163

14.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch cho đường dây nhánh đến trạm biến áp 164

14.2 Phối hợp bảo vệ 166

14.2.1 Phối hợp Recloser và cầu chì (ACR - FCO) 166

14.2.2 Tính toán bảo vệ 167

Lời nói đầu

Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc… Ở nước ta cùng với quá trình công

nghiệp hoá- hiện đại hoá nền kinh tế, điện năng càng giữ vai trò chủ đạo đóng góp giá trị không nhỏ cho ngân sách nhà nước

Trong những năm qua ngành điện Việt Nam đã đạt những thành tựu to lớn, cơ bản đáp ứng được nhu cầu điện năng của nền kinh tế quốc dân với tốc

độ tăng trưởng bình quân 15%/năm.Dự báo đến năm 2010 sản lượng điện sẽ đạt tới 80 tỉ KWh và bình quân đầu người là 900KWh/người/năm Qua đó

chúng ta thấy rằng việc việc sản xuất điện năng là vấn đề quan trọng, cần được quan tâm và chú trọng nhiều hơn

Dù đã rất cố gắng, nhưng bài luận văn này sẽ không tránh khỏi những thiêu sót Vì vậy mong thầy cô và các bạn tận tình góp ý để bài luận văn của

em được hoàn thiện hơn

PHẦN I

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Giới thiệu hệ thống điện

- Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện

- Điện năng được sản xuất ở nhà máy được truyền tải và phân phối đến nhà tiêu thụ bằng dây dẫn Trong quá trình truyền tải điện có phát sinh tổn thất trên

đường dây nên trước khi truyền đi xa phải đưa lên điện cao áp để truyền tải và

hạ xuống thấp ở điện áp tương ứng để đưa đến phụ tải Do đó trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện

- Trạm biến áp hạ áp: đặt gần ở các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện

áp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu của phụ tải

- Trạm biến áp trung gian: làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lưới điện khác nhau 1.2.2 Theo địa dư

Trạm biến áp khu vực: được cấp điện từ mạng chính cung cấp cho các khu vực lớn: thành phố, khu công nghiệp…

Trạm biến áp địa phương: được cấp điện từ mạng phân phối cấp điện cho các địa phương, nhà máy xí nghiệp nhỏ…

1.3 Cấu trúc của trạm biến áp

1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp

- Máy biến áp(MBA) trung tâm

- Hệ thống thanh cái, dao cách ly

- Hệ thống bảo vệ rơle

- Thuận tiện trong giao thông

- Đặt ở những nơi khô ráo

- Tránh các vùng đất dễ bị sạt lỡ

- Tránh xa các khu vực dễ gây cháy nổ

1.4 Yêu cầu khi thiết kế

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Độ tin cậy cao( tuỳ theo tính chất loại phụ tải)

- Vốn đầu tư thấp

- An toàn cho người và thiết bị

- Thuận tiện sữa chữa vận hành

2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải:

* Công suất trung bình:

Pdat :công suất đặt bằng tổng công suất cực đại của thiết bị

* Thời gian sử dụng công suất cực đại:

S

T S P

T A i i

max max

max







* Thời gian tổn thất công suất cực đại:

S

T

Si i

2 max

Bảng tổng hợp phân bố công suất giờ của phụ tải:

giờ %Pmax P(Mw) Q(Mvar) S(MVA) Std (MVA) S∑(MVA)

* Đồ thị phụ tải công suất P(MW)

Thông số của phụ tải:

Pmax =20MW

cos = 0.8

Công suất tự dùng STD = 0,3MVA

Từ bảng tổng hợp trên xây dựng được đồ thị phụ tải của toàn trạm:

2.4 Xác định Tmax,max

Từ đồ thị phụ tải suy ra các thời gian đặc trưng:

- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax

- Thời gian tổn thất công suất cực đại max

* Tính Tmaxtheo công thức:

S

t S

T i i

ngay

max max

Suy ra TmaxnamTmaxngay.365(giờ/năm)

* Tính maxtheo công thức:

S

t

Si i ngay 2

 nam ngay (giờ/năm)

* Xác định thời gian sử dụng công suất cực đại:

6 25

3 6 25 4 6 20 4 1 18 6 15 7 1 13 2 6 10 3 1 8

365

max

x x

x x

x x

2 2

2 2

2

3 6 25 4 6 20 4 1 18 6 15 7 1 13 2 6 10 3 1 8

Chương 3

CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM

3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc

- Sơ đồ cấu trúc của nhà máy điện và trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn,tải và hệ thống điện

- Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:

3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc

Phương án 1: chỉ láp đặt một máy biến áp

Phương án 2: hai máy biến áp vận hành song song

Phương án 3:chọn 3 máy biến áp vận hành song song

3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án:

3.3.1 Phương án 1:

Hình 3.3.1 22KV 110KV HEÄ THOÁNG

Ưu điểm:

- Việc thiết kế và lắp đặt rất đơn giản

- Chi phí xây dựng ít, diện tích mặt bàng nhỏ

- Thích hợp cung cấp điện cho các vùng phụ tải không quan trọng(phụ tải loạ 3) và có nguồn dự trữ từ trạm khác đến cho phụ tải khi gặp sự cố Khuyết điểm:

- Độ tin cậy cung cấp điện không cao

- Khi bảo trì trạm và máy biến áp bị sự cố thì khu vực phụ tải hoàn toàn

bị mất điện

3.3.2 Phương án 2:

Ưu điểm:

- Sơ đồ vận hành rõ ràng, linh hoạt

- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng

Khuyết điểm:

- Máy biến áp thường làm việc non tải

- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao

Ưu điểm:

- Vận hành rõ ràng, linh hoạt

- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục trong mọi trường hợp

- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng

Khuyết điểm:

- Máy biến áp thường làm việc non tải

- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao

- Chiếm nhiều diện tích mặt bằng

3.4 Lựa chọn phương án

Sau khi phân tích ưu điểm của từng phương án nhận thấy rằng phương án 1

đảm bảo về mặt kinh tế nhưng không đảm bảo về độ liên tục cung cấp điện

Phương án 2 và 3 tuy chi phí xây dựng tương đối cao nhưng có nhiều ưu điểm hơn phương án 1, do đó ta chọn phương án 2 và 3 để khảo sát và so sánh để tìm

ra phương án tối ưu nhất để thi công và thiết kế

Ta gọi: phương án 2 = phương án I

Chương 4

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC

PHƯƠNG ÁN

4.1 Chọn máy biến áp

4.1.1 Khái niệm chung:

- Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện

áp khác Điện năng được sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến nơi tiêu thụ ở xa qua đường dây cao thế 110, 220,500Kv…

Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với

mạng phân phối(22,15,0.4Kv)

- Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý những đặc điểm sau:

- Máy biến áp là thiết bị không tự phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng

từ cấp này sang cấp khác

- Công suất của máy biến áp được chế tạo theo tiêu chuẩn của mỗi nước

tuổi thọ và khả năng quá tải của máy biến áp tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm lạnh

- Khi chọn máy biến áp 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

- MBA hiện nay có nhiều loại:

+ MBA một pha,ba pha

+ MBA hai cuộn dây, ba cuộn dây

+ MBA có cuộn dây phân chia

+ MBA tự ngẫu một pha, ba pha

+ MBA tăng, máy biến áp hạ

+ MBA có và không có điều chỉnh dưới tải

+ Làm mát 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 dầu cưỡng bức và có tăng thêm quạt

+ Làm mát dầu bằng nước

+ Làm lạnh kiểu khô

- Các yêu cầu khi chọn máy bến áp

+ Đảm bảo tính liên tục khi cấp điện

Chọn công suất máy biến áp:

- Trong phương án này 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 phải tải hơn công suất cực đại của phụ tải tức là:

max

dmB

qtsc

S S

Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 20MVA

+ Kiểm tra điều kiện quá tải:

Từ đồ thị phụ tải với SdmB=20MVA thì tổng thời gian quá tải là 7h lớn hơn 6h+ Kiểm tra điều kiện K1<0.93

1

13.125

0.656 20

dt dmB

S K

S

1

dt dmB

dt dmB

S K

S

+ Kiểm tra điều kiện K2<1.3

Các bước tính toán với SdnB=20MVA và kết quả thu được ghi trong bảng sau:

i i dt

i

K T K

Kết luận: ta thấy mặt dù thời gian quá tải lớn hơn 6h nhưng K1,K2 thoã điều

kiện nên máy biến áp này chấp nhận được

*Các thông số của máy biến áp:

Máy biến áp do SIEMENS chế tạo

Số lượng: 2 máy

Công suất định mức: SdnB = 20MVA

Tổn hao không tải: 20Kw

3 máy biến áp vận hành song song:

- Trong phương án này công suất máy biến áp dược chọn theo công thức

- Kiểm tra điều kiện khi một máy nghỉ 2 máy còn lại với khả năng quá tải sự cố

có thể tải được công suất cực đại của phụ tải

max

25.6 9.1

Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 10MVA

- Với máy biến áp có SdmB = 10MVA khi sự cố một máy thì 2 máy còn lại có nhiệm vụ duy trì cung cấp cho phụ tải Tổng công suất máy biến áp lúc này là 20MVA

Từ đồ thị phụ tải với SdmB = 20MVA luôn lớn hơn công suất max của phụ tải, điều này cho ta thấy rằng 2 máy biến áp còn lại luôn đảm bảo vận hành lâu dài

và liên tục trong khi một máy bị sự cố

thật vậy ta luôn có: 1

dmB

S K S

- Vì thế cho nên ta không cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp

Vậy máy biến áp có SdmB = 10MVA thoã mãn các điều kiện sự cố

*Các thông số của máy biến áp:

Máy biến áp do SIEMENS chế tạo

Số lượng: 3 máy

Công suất định mức: SdmB = 10MVA

Tổn hao không tải: 13Kw

Tổn hao ngán mạch: 42Kw

Điện áp ngắn mạch: 9,6%

Trọng lượng (có dầu): 39 tấn

Đơn giá: 240000USD

4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án

4.2.1 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 để cung cấp phân phối cho các phụ tải

cùng cấp điện áp

- Sơ đồ nối điện thoã mãn các yêu cầu sau:

+ Tính đảm bảo liên tục cung cấp điện

- Ưu điểm: đơn giản, rõ ràng, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch

đó.Khi sữa chữa mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến mạch khác

- Khuyết điểm: khi có sự cố trên thanh góp tất cả các phần tử nối vào thanh góp bị mất điện

Do những ưu khuyết điểm trên, sơ đồ hệ thống một thanh góp chỉ được sử

dụng kh yêu cầu về cung cấp cấp điện không cao, các hộ tiêu thụ loại 3

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 và dao cách ly

H ìn h 4 2 2 (a )

H ìn h 4 2 2 (b )

- Đặc điểm: thanh góp được chia thành nhiều phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly

- Khi sữa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp điện được

chuyển cho phân đoạn kia

- Khi bị sự cố trên phân đoạn nào, máy cắt phân đoạn đó sẽ cắt cùng với máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện

- Với những ưu điểm trên thì sơ đồ này được sử dụng rất rộng rãi trong các

trạm biến áp cũng như nhà máy điện

- Một hệ thống thanh góp làm việc, một hệ thống 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 mở.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 nêu trên

- Ưu điểm của sơ đồ này là khi một thanh góp bị sự cố, hay sữa chữa thì toàn

bộ được chuyển sang thanh góp thứ 2, chỉ mất điện trong thời gian ngắn

- Ưu điểm nổi bật của sơ đồ này là kh sữa chữa một máy cắt của phần tử nào

đó, dùng máy cắt lên lạc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ hai

H ìn h 4.2 2(c)

- Đồng thời làm việc cả hai thanh góp, các mạch tải được phân bố đều trên hai thanh góp

- Khuyết điểm của sơ đồ này là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành, đặc biệt khi đóng nhầm dao cách ly có thể gây hậu quả nghiêm trọng và chỉ dược ứng dụng khi điện áp cao từ 110KV trở lên, số đường dây nhiều Sơ đồ là nơi tập trung của nhiều nguồn lớn

4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án

Dựa vào các sơ đồ nối điện cơ bản kết hợp với yêu cầu của sơ đồ nối điện, ta chọn được sơ đồ nối điện cho các phương án sau:

Hình 4.2.3(b)

10MVA 10MVA

22KV 110KV

10MVA

Chương 5

TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN

MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch

5.1.1 Khái niệm

- Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau hay các pha chạm với đất, nói cách khác ngắn mạch là hiện tượng các mạch bị nối tắt

- Ngắn mạch là hiện tượng nghiêm trọng thường xảy ra trong hệ thống điện

- Mục đích tính toán dòng ngắn mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện

và các phần dẫn điện Vì vậy phải dự đoán các tình trạng ngắn mạch Có nhiều phương pháp tính dòng ngắn mạch nhưng vơí yêu cầu trên chỉ dùng phương

- Quá nhiệt gây hư hỏng và đốt nóng thiết bị

- Làm biến dạng thanh góp, đứt dây dẫn, phá nổ thiết bị

- Làm mất ổn định hệ thống điện nếu sự cố lớn có thể làm tan rã hệ thống điện 5.1.3 Phương pháp tính ngắn mạch

- Việc tính toán trị số dòng điện một cách chính xác là rất khó khăn Vì vậy để tính dòng điện ngắn mạch trong thực tế thường chấp nhận một số giả thiết

- Ta tính dòng ngắn mạch 3 pha, vì thường dòng ngắn mạch 3 pha lớn hơn

Trong đó: I”: dòng điện quá độ

It: dòng ngắn mạch tại thời điểm t

Iod: dòng ngắn mạch ổn định

- Tính ngắn mạch trong hệ tương đối vớ công suất cơ bản (Scb) và điện áp cơ bản (Ucb) và suy ra dòng điện cơ bản (khi chỉ có 1 hoặc 2 cấp điện áp mới tính trong hệ có tên):

cb cb cb

cb

S

X x l

U S

U



- Xác định điện kháng của các phần tử trong sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị

tương đối cơ bản:

x I

X

I



 Đường dây:

*

0 cb2d

- Khi tính toán ngắn mạch cho mạng điện có U > 1000V ta cần giả thiết:

- Bỏ qua điện trở R mà chỉ xét kháng điện X

- Tất cả các sức điện động đều cùng pha

- Sức điện động các nguồn ở xa điểm ngắn mạch xem như không đổi

- Không xét đến phụ tải

- Bỏ qua dòng từ hoá trong máy biến áp

- Dòng ngắn mạch không đổi trong thời gian ngắn mạch

0.0704

cb N

2.51

0.3104

cb N

Xdd Xdd

Xht

N2 N1

Xht

Hình 5.1.4.II(b) Hình 5.1.4.II(c)

Xdd / 2 HT

N1 Xht

0.0704

cb N

2.51

0.3904

cb N

Xdd Xdd

Xht

N2 N1

Tổng hợp kết quả tính toán các phương án:

5.2 Chọn máy cắt cho các phương án

5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt

- Máy cắt điện là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến áp, đường dây…Trong lúc làm việc bình thường cũng như sự cố

- Các điều kiện chọn máy cắt

Để vận hành và bảo dưỡng dễ dàng thường chọn một loại máy cắt ở một cấp điện áp

+ Chọn tương ứng với điện áp của lưới điện

I T : dòng ngắn mạch ổn định, thời gian tác dụng nhệt tương đương

Ttd: phụ thuộc vào thời gian ngắn mạch và tỉ số giữa dòng siêu quá độvà dòng ngắn mạch ổn định ( I N/I)

Tức là:

( , )

td

T  f t 

Vì trạm biến áp ở xa nguồn nên: I N I  1

Thời gian ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt

bv mc

tt t    s

S : Tổng công suất của 2 đường dây nối với trạm khác

Dòng điện cưỡng bức trên đường dây nối đến trạm khác

S

Trên quan điểm thiết kế trong luận văn này, việc lựa chọn máy cắt ở cấp điện

áp 110KV là cùng các thông số định mức và cùng loại Nên việc tính toán được thực hiện dựa trên thông số thiết bị nào lớn nhất để lựa chọn chung

Do I dmMC  1250A 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu

 Cấp điện áp 22KV:

- Phía 22KV ta dùng máy cắt hợp bộ cho lộ tổng máy biến áp, phân đoạn và

các lộ xuất tuyến, đây là loại máy cắt được chế tạo theo nhiều modun ghép lại với nhau đặt trong nhà

- Chọn máy cắt cho lộ tổng và phân đoạn 22KV:( 2 máy cho lộ tổng và 1 máy cho phân đoạn)

- Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua máy cắt(được xác định khi 1 máy biến áp

bị sự cố máy còn lại phải tải hết công suất của phụ tải)

672

T cb

S

Từ các kết quả trên ta chọn máy cắt SF6 đặt trong nhà có các thông số sau:

Điện áp định mức 24KV Dòng điện định mức 2500A Dòng điện cắt định mức 40KA Dòng ổn định động 110KA

Do I dmMC  2500A 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu

 Chọn máy cắt cho phát tuyến 22KV(8 phát tuyến)

Dòng điện cưỡng bức qua máy cắt phát tuyến được tính:

T cb