luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 220kv - 110kv - 22kv - đinh duy cường (01 - 2007)

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.Đồ Thị Phụ Tải Trong việc thiết kế trạm biến áp để cung cấp điện cho các phụ tải thì việc xác định phụ tải điện là giai đoạn đâu tiên nh

KHOA ĐIỆN ~ ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BỘ GIÁO ĐỤC & ĐÀO TẠO - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG DAI HOC DL KY THUAT CONG NGHE Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN ~ ĐIỆN TỪ

HỌA tt a

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý: SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận ấn

a fun 2t na va day wa sida Fexam 7

{ựT = F008 NAR cài Rar = Oh

Khung | 40 MVA | ca Ga QE 5 Bn ay” dey

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án 02/40/2006

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :135/01/ 2002

5 Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

NGƯỜI HƯỚNG ĐẪN CHÍNH CẤN và g1 rộ ñc tên)

Nội dụng và yêu cầu LATN đã được thông qua,

Ngày MÔ tháng 4O năm 2006

TRƯỞNG KHOA (Ky va ght rd he ten}

Trong luận án môn học này, yêu câu thiết kế một trạm biến áp có cấp điện

áp là 220KV/110 kV/ 22 kV, và bảo vệ chống sét với các số liệu cần thiết kèm theo

Với những kiến thức và lí thuyết đã được học, tham khảo tài liệu và học hỏi

kinh nghiệm của những người đã và đang làm công việc thiết kế, tuy nhiên trong

quá trình thiết kế vẫn còn gặp nhiều khó khăn Vì vậy, cách trình bày và việc tính

toán không tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô

Em chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa điện_ điện tử nói riêng và quý thầy

cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM nói chung, đã truyền đạt kiến

thức nền tảng về chuyên môn cũng như xã hội

Cám ơn gia đình và các bạn bè cùng khoa đã luôn động viên,giúp đỡ trong những lúc khó khăn.Chính gia đình và các bạn đã tạo thêm niềm tin,động lực mạnh

mế để luận án này đạt hiệu quả cao nhất

Em xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thây VŨ PHAN TÚ trong suốt

thời gian em thực hiện đồ án này

TP Hồ Chí Minh tháng 1 năm 2007

SVTH : ĐINH DUY CƯỜNG

MUC LUC

PHAN 1

THIET KE TRAM BIEN AP 220/110/22kV

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN 51 CHƯƠNG 8 : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 55

PHAN 1 THIET KE PHAN DIEN TRAM

BIEN AP 220/110/22kV

CHUONG 1

TONG QUAN VE TRAM BIEN AP

I GIỚI THIỆU KHAI QUAT VE TRAM BIEN AP:

Trạm biến áp là một công trình thu nhận điện năng có điện áp U¡ (điện áp sơ cấp) để phân phối cho các phụ tải có điện áp khác (điện áp thứ cấp) Nói cách khác,

trạm biến áp là một công trình được dùng để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp

khác

Tuỳ theo nhiệm vụ, chức năng, cấu trúc và điện áp sử dụng mà trạm biến áp

được phân loại như sau:

1 Theo nhiệm vụ, chức năng có 2 loại:

a) Tram biến áp trung gian (còn gọi là trạm biến áp chính): là trạm nhận điện

áp từ hệ thống, có điện áp phía sơ cấp là 220kV; 110kV còn điện ấp phía thứ cấp là

110kV; 22kV; 0.4kV Nói cách khác, trạm biến áp trung gian chi lam nhiệm vụ liên lạc

giữa hai lưới điện có cấp điện áp khác nhau

b) Trạm biến áp địa phương: là những trạm biến áp được cung cấp từ mạng phân phối, mạng địa phương của hệ thống điện cấp cho từng xí nghiệp hay trực tiếp cho các hộ tiêu thụ với điện áp thứ cấp thấp hơn

Z Theo cấu trúc được chia làm 2 loại:

a) Trạm biến áp ngoài trời: là trạm có các thiết bị đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp được đặt trong nhà Với loại này, cần mặt bằng rộng và ở nơi ít bụi Xây dựng trạm này sẽ tiết kiệm được kinh phí

b) Trạm biến áp trong nhà: là trạm gồm các thiết bị được đặt trong nhà Với

loại này không cần mặt bằng rộng lắm, có thể xây dựng ở nơi ít bụi bặm mà máy vẫn hoạt động bình thường Tuy nhiên, trạm biến áp loại này đồi hỏi vốn đầu tư cao

3 Theo điện áp có 2 loại:

a) Tram tang áp: là trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp

Nó làm nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên điện ấp cao hơn để tải điện năng đi xa và thường được đặt ở các nhà máy điện

b) Trạm giảm áp (trạm hạ áp): là trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp, thường được đặt ở các hộ tiêu thụ để biến đổi điện áp cao xuống điện

áp thấp hơn thích hợp với các hộ tiêu thụ điện

Ở các phía cao dp và hạ áp của trạm biến áp còn có các thiết bị phân phối tương ứng làm nhiệm vụ nhận điện năng từ một số nguồn cung cấp và phân phối điện đi nơi “ khác qua các đường dây điện Trong các thiết bị phân phối có các khí cụ điện đóng cắt, điều khiển, bảo vệ và đo lường Thiết bị phân phối được chia làm 2 loại: thiết bị phân

phối cao áp và thiết bị phân phối hạ áp

Ngoài các loại trạm biến áp đã nêu trên, trong hệ thống điện còn có các trạm

đóng cắt điện (trạm không có máy biến áp), trạm nối (làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai

hệ thống có tần số khác nhau), trạm chỉnh lưu (biến dòng AC thành đòng DC) và trạm nghịch lưu (biến đòng DC thành đòng AC) để phục vụ cho việc tải đi xa bằng dòng

điện DC

II NHIỆM VỤ VA NOI DUNG THIET KẾ TRẠM BIẾN ÁP:

1 Nội Dung Thiết Kế:

- _ Tổng quan tram biến áp

- _ Chọn phương án cung cấp điện

- _ Tính toán chọn máy biến áp

- _ Tính toán đồng ngắn mach

- _ Chọn sơ đồ nối điện

- _ Chọn máy cắt điện và dao cách ly

- Tính toán kinh tế kỹ thuật quyết định phương án

Cung cấp cho trạm bằng 2 đường dây với chiều đài L 80Km

Công suất hệ thống Suy = 7000MVA

Kháng trở của hệ thống X „y = 0.4 3.Thông Số Của Phụ Tải

Smax =25 MVA Sinin =1OMVA

cos = 0.85

- Số đường dây: 8 -

III XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.Đồ Thị Phụ Tải

Trong việc thiết kế trạm biến áp để cung cấp điện cho các phụ tải thì việc

xác định phụ tải điện là giai đoạn đâu tiên nhằm mục đích lựa chọn, kiểm tra các phần

tử mang điện và máy biến áp theo các chỉ tiêu kinh tế Dựa vào đặc điểm, yêu cầu sử

dụng điện năng mà phụ tải điện được phân loại như sau:

a) Phu tai loại 1: là những phụ tải mà khi có sự cố xảy ra phải ngưng cung

cấp điện thì có thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh tế hoặc ảnh hưởng xấu đến chính trị Đối với loại này, cần phải

được cung cấp điện thường xuyên nên thường dùng hai nguồn đến và dùng hai máy

biến áp, đông thời cân thêm nguồn dự phòng

b) Phụ tải loại 2: là những phụ tải mà nếu ta ngưng cung cấp điện thì chỉ

ảnh hưởng đến mức độ sản xuất, lãng phí lao động gây ảnh hưởng về kinh tế Đối với loại này có thể cung cấp bằng một đường dây hoặc đường dây kép, dùng một hoặc hai máy biến áp, có thời gian cho phép mất điện bằng thời gian đóng nguồn dự phòng bằng tay

c) Phụ tải loại 3: là những phụ tải cho phép việc cung cấp điện với mức độ

tin cậy thấp, có thể bị mất điện trong thời gian sửa chữa hoặc thay thế thiết bị lúc gặp

sự cố nhưng thường không quá một ngày đêm Đối với loại này, ta dùng một nguồn

điện hoặc đường dây một lộ để cung cấp

Từ những số liệu và yêu cầu đã đưa ra, ta xác định được trạm biến áp cần

thiết kế này được đưa nguồn từ hệ thống đến bằng hai đường dây để cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp 220kV 110kV, 22kV Vì thế, ta cần chọn thêm nguồn dự phòng (dự trữ) cho trạm với cấp điện áp là 0.4kV để đáp ứng các nhu cầu chiếu sáng,

hệ thống điều khiển các thiết bị đóng cắt và hệ thống làm mát máy biến ấp

Thời gian (h) | S% | S(MVA) | P(MW) | QMVao

4h + 8h 80 32 25.6 19.2 8h + 20h 100 40 32 24 20h + 24h 80 32 25.6 19.2

2.Đồ thị phụ tải cấp 22kV:

Uam = 22 kV Smax = 25 MVA

Bảng phân bố công suất theo thời gian:

Thời gian (h) S% S(MVA) P(MW) Q(MVar)

Oh + 4h 40 10 8.5 5.27 4h + 16h 80 20 17 10.54 16h + 20h 100 25 21.2 13.17 20h + 24h 80 20 17 10.54

Từ đồ thị phụ tải và bảng phân bố công suất theo thời gian của các cấp điện

áp, ta vẽ và tính được cho toàn trạm như sau:

IV CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

Yêu cầu kiểm tra khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có cân bằng hay không cân bằng công suất là rất quan trọng trong việc thiết kế trạm biến áp hay nhà máy điện Cân bằng công suất là cân bằng công suất phản kháng và công suất tác dụng

Sự thiếu hụt một trong hai đại lượng này đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện năng

và yêu cầu cung cấp điện Thông thường trong mạng điện, tổn thất công suất phản

kháng lớn hơn tổn thất công suất tác dụng, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ có ảnh

hưởng xấu đến tình hình làm việc của các hệ thống điện

Vì vậy, để đảm bảo cho một hệ thống điện vận hành bình thường thì công

suất của hệ thống đưa đến phải cung cấp đảm bảo cho phụ tải lúc cực đại và phải lớn hơn phụ tải của nó Phần lớn hơn đó là dung lượng dự trữ của hệ thống để có thể phát triển thêm sau này,

V NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MỘT ĐỀ ÁN THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN:

1 Độ tin cậy cấp điện: mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tùy thuộc vào tính

chất và yêu cầu của phụ tải

- Với những công trình quan trọng cấp quốc gia (phụ tải bậc 1) phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cung không thể mất điện

- Với những phụ tải có tầm quan trọng lớn (phụ tải bậc 2) phải đầm bảo cho

thời gian mất điện không vượt quá thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay

- Với những phụ tải có tầm quan trọng thấp hơn (phụ tải bậc 3) cho phép mất

điện trong thời gian sửa chữa không quá một ngày đêm

2 Chất lượng điện: chất lượng điện được đánh giá qua 2 chỉ tiêu là tân số và điện áp Chỉ tiêu tần số đo cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải đảm bảo chất lượng điện áp, đối với lưới trung áp và hạ áp cho

phép độ sụt áp là + 5%,

3 An toàn điện: công trình cấp điện phải được thiết kế có tính an toàn cao

cho người sử dụng, người vận hành và an toàn cho chính các thiết bị điện của toàn bộ công trình

4 Kinh tế: trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án Mỗi phương án đều có những ưu, nhược điểm riêng, đều có những mâu thuẫn giữa hai mặt kinh tế và kĩ thuật Phương án kinh tế không phải là phương án có vốn đâu tư ít nhất mà

là phương án tổng hòa giữa kinh tế và kĩ thuật sao cho thời hạn thu hồi vốn đầu tư là

sớm nhất Phương án được chọn là phương án tối ưu trong những phương án được nêu

CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

I CHON PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN:

Phương án cung cấp điện được chọn dựa vào sơ đồ cấu trúc

1 Khái niệm chung về sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp:

Trạm biến áp là một công trình nhận điện bằng một nguồn hay hai nguồn cung cấp với điện áp cao để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc bé hơn điện áp hệ thống Phần công suất được phân phối ở điện áp bằng điện áp hệ thống không qua máy biến áp hạ, phần còn lại qua máy biến áp giảm có điện áp phù hợp với

phụ tải

Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn, tải, và hệ thống điện Đối với trạm biến áp nguôn thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đến trạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp đảm nhận Với các trạm biến áp tiêu thụ cũng có thể có máy phát dự phòng để cung cấp

điện cho các phụ tải khi có sự cố trong hệ thống, trong hệ thống này các máy phát dự

phòng được xem là nguồn Do đó, hệ thống luôn được xem là thành phần quan trọng, cấu trúc của trạm biến áp phải luôn được giữ liên lạc chặt chẽ

Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồcấu trúc là thành phần quan trọng có ảnh hưởng quyết định đến toàn bộ thiết kế, Một sơ đồ cấu trúc phải thỏa mãn các yêu cầu chính sau:

- Cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt và có tính khả thi

- Chế độ là việc đảm bảo tin cậy, đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện

thể dùng một máy biến áp,vì khi có sự cố thì phụ tải mất điện hoàn toàn.Các phương

án dưới đây luôn sử dụng lớn hơn 2 máy biến áp

Kích thước và trọng lượng của MBA nhỏ hơn MBA 3 cuộn dây ở cùng

công suất.Tốn hao của MBATN nói chung nhỏ hơn MBA 3 cuộn

dây,nhất là khi làm việc ở chế độ hạ áp Còn khi làm việc ở chế độ

tăng áp ,ưu điểm này chỉ phát huy tác dụng khi truyền tải công suất chủ yếu từ hạ áp lên cao áp

% Hiệu suất cao áp và trung áp của MBATN nhỏ hơn so với MBA 3

cuộn dây nên điều chỉnh điện áp trong MBATN dễ dàng hơn

“* Tinh kha thi cao.Trong thực tế MBATN có các máy có điện áp địng

mức như sau Uc > 220kV,Uy >1 10kV,Uy =10,15,22,35,110kV

c.Nhược điểm:

s* Chỉ dùng được khi cả 2 mạng điện cao ấp và trung áp cùng nối đất trực tiếp Nếu trung tính của 2 cấp này không nối đất ,khi trạm đất 1 pha

trong mạng cao áp ,điện áp pha của mạng cao áp tăng lên 3 lân

„nhưng điện áp của pha trung áp lớn hơn -/3 lần rất nhiều

s Do điện kháng trong cuộn cao và trung áp nhỏ hơn nên dòng ngắn

mạch trong mạng điện lớn hơn so với khi dùng MBA 3 cuộn dây

a.Đặc điểm: Sử dụng bốn MBA 3 pha 2 cuộn dây.Hai máy chuyển đổi điện áp từ

220kV sang 110kV và 2 máy chuyển đổi từ 110kV sang 22kV

b.Uu diém:

Phương án này được sử dụng:

Khi phụ tải ở các cấp điện áp thấp bé hơn phụ tải ở cấp điện áp cao(S+ > Su)

Khi không có MBA 3 cuộn dây thích hợp.MBA 3 cuộn dây chỉ chế tạo với điện

“* Chiém diện tích xây lắp lớn hơn phương án 1

*» Tổn hao trong MBA ba cuộn dây lớn hơn so với MBA TN

Trang9

CHUONG 2 CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

a.Đặc điểm:Sử dụng bốn máy biến áp 2 cuộn dây.Hai máy chuyển điện áp từ

220kV sang 110kV và 2 máy từ 220kV sang 22kV

b.Uu diém:Khi phụ tải Uy và U„ chênh lệch nhiều mà không thể dùng phương án 1 và

3 thì chỉ còn cách này là tối ưu.Hoặc khi cần tách TBA thành 2 phần riêng biệt(hai trạm

đặt chung 1 nơi)

c.Nhược điểm:Tăng số lương MBA nên chiếm nhiều diện tích xây lắp và tốn nhiều vốn đầu tư.Nói chung ,phương án này có nhiều hạn chế và ít được sử dụng

a.Đặc điểm:Sử dung hai MBATN va hai MBA hai cuộn dây.phương án này hoàn toàn

không khả thi ,khuyết điểm quá nhiễu và thực tế chưa có trạm biến áp nào thực hiện theo sơ đồ này.Phương án này chỉ trình bày để tham khảo

I KET LUAN

Từ những phân tích trên ta thấy rằng mỗi phương án đều có ưu khuyết điểm.Tuy nhiên để dung hoà giữa yêu cầu kinh tế và yêu câu kỹ thuật ta chọn phương

án l và phương án 2 làm hai phương án để so sánh Song dé chon phương án nào có

tính khả thi nhất thì phải hội đủ điều kiện về kỹ thuật và kinh tế thì cần phải tính toán

„Xem xét thêm nhiều khía cạnh khác liên quan tới 2 phương án đã chọn

hộ tiêu thụ Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục truyền qua máy biến áp với điều kiện làm việc định mức (điện áp,

tần số và nhiệt độ môi trường là mát định mức) trong suốt thời gian làm việc của máy

biến áp

1 Chọn công suất máy biến áp:

Khi chọn công suất của máy biến áp phải đầm bảo chế độ làm việc hợp lý

về kinh tế, đảm bảo dự trữ rõ rệt hay không rõ rệt thích hợp để cung cấp cho hộ tiêu thụ

khi cắt một máy biến áp Thêm vào đó phụ tải của máy biến áp trong điểu kiện làm

việc bình thường (theo điều kiện phát nóng) không được làm giảm tuổi thọ của máy

Công suất của máy biến áp phải đảm bảo công suất yêu cầu trong chế độ

làm việc sau khi cắt máy biến áp hư hỏng,tùy thuộc vào yêu cầu của các hộ tiêu thụ

Độ tin cậy cung cấp điện đạt được nhờ trạm biến áp có hai máy biến áp

Khi bị sự cố một máy, máy còn lại phải đảm bảo toàn bộ công suất yêu cầu Việc đảm

bảo công suất yêu cầu thực hiện không chỉ do sử dụng công suất danh định của máy biến áp mà phải kể đến cả khả năng quá tải của nó (với mục dich gidm công suất đặt củ máy biến áp)

Chọn công suất máy biến áp có tính đến khả năng quá tải của nó, nếu không xét đến khả năng quá tải của máy biến áp thì có thể làm tăng công suất đặt của

chúng một cách vô ích Khả năng quá tải xác định tùy thuộc vào đổ thị phụ tải của hệ

tiêu thụ nhận từ máy biến áp Có hai trường hợp cho phép quá tải máy biến áp:

a) Quá tải thường xuyên:

Hệ số quá tải thường xuyên được xác định từ đồ thị khả năng tải của máy biến áp Đó là quan hệ giữa hệ số quá tải cho phép (k;,), hệ số quá tải bậc 1 (k) và

thời gian quá tải Để sử dụng phương pháp này cân biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc thành đồ thị phụ tải đẳng trị 2 bậc

5 - IS”,

đ "4! NẦmn—

» Với: Sạ : công suất đẳng trị

S¡ : phụ tải trong thời gian t

CHUONG TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Khi biến đổi thành đồ thị phụ tải 2 bậc có các trường hợp sau:

- Nếu đồ thị phụ tải có vùng quá tải vào buổi chiều thì ta tính lui về 10h trước

- Nếu đồ thị phụ tải có vùng quá tải vào buổi sáng ta tính lùi về 10h sau đó

- Nếu đồ thị phụ tải có 2 cực đại trong một ngày thì phụ tải đẳng trị bậc 2 sẽ tính đối với cực đại nào có tổng 5 S?T, đạt trị số lớn nhất Khi đó chọn dude Say thi Say

sẽ tính như một trong hai trường hợp trên

- Nếu Sa¿ < 0.9S„„„ thì lấy Sạø = 0.95max , còn thời gian còn lại tính như sau:

._ SET

T = đt" “2 : (0.95 y

2 ST,

Sau = 10

Trường hợp máy biến áp làm việc với đồ thị phụ tải 2 bậc (hoặc đồ thị phụ tải nhiều bậc đã biến đổi về đô thị phụ tải 2 bậc đẳng trị) thì trình tự quá tải cho phép của máy biến áp theo đường cong khả năng quá tải tiến trình như sau:

- Phù hợp với phụ tải tính toán cực đại, chọn loại và công suất định mức của

máy biến áp và tính quá tải của nó:

- So sánh hệ số tính toán kạ với hệ số quá tải cho phép kạ„› để kết luận về chế

độ quá tải cho phép của máy biến áp

Nếu kạ,„ > kạ thì máy biến áp được phép quá tải bình thường với hệ số kạ Nếu ky < kạ thì máy biến áp không được quá tải bình thường với hệ số kạ

mà chỉ được quá tải với hệ số Kzyp

ngày đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ Khi phụ tải của một máy biến áp trước khi quá

tải không vượt quá 93% so với công suất danh định, ta chọn theo điều kiện:

S

> max

S,,>

mB 14

Để đảm bảo rằng máy biến áp đã chọn có công suất định mức thỏa mãn

điều kiện quá tải sự cố hay không thì ta tiến hành các bước kiểm tra như sau:

ke [Sˆk?.T

đt ——

ST Nếu kạ > 0.9k„„.„ thì kạ = k„„„ khi đó T, =>°T,

2 Chọn số lượng máy biến áp:

Số lượng máy biến áp của các trạm giảm áp chính là trạm biến áp cung cấp

điện cho hộ tiêu thụ loại 1 nên ta phải chọn từ hai máy trở lên Về mặt kinh tế, những

trạm biến áp có hai máy biến áp hợp lý hơn trạm biến áp sử dụng một máy và trạm biến áp sử dụng nhiều hơn hai máy vì ưu điểm của trạm dùng hai máy là có chế độ vận

hành hợp lý

3 Tính toán chọn máy biến áp:

a) Chọn máy biến áp 220 /110/22kV theo phương án 1:

Vì ở cấp điện áp 220 /110/22kV sử dụng hai máy biến áp mắc song

song với nhau nên ta chọn máy biến áp ở cấp điện áp này theo điều kiện quá tải sự cố

Ta có: Sg> Sax

1.4 Với S„ax = 65.5 MVA

>S,2 oe = 46.79 (MVA)

+ Từ đồ thị phụ tải nêu trên nên ta chọn máy biến áp từ ngẫu có công suất Sang =

60(MVA) Thì ta thấy thời gian quá tải 12g > 6g thời gian quá tải cho phép Dẫn đến

không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

Do đó, ta chọn hai máy biến áp từ ngẫu có công suất định mức là

Trang14

" — 25

Kau = =0.2

2XS mp, 2x63 VGi: a = Uc~Ur = 220-110 = 0.5 Ũ, 220

Kiểm tra cuộn hạ:1.4xSa„xơ =1.4x63x0.5 =44.1MVA

* Kiểm tra:

Ta c6 bang két quả tính toán như sau:

thì máy biến áp đã chọn phù hợp với điều kiện quá tải sự cố

Vì vậy, ta chọn máy biến áp kiểu ATJITH do NGA sản xuất có các thông số

sau:

(Tài liệu tham khảo 1)

ATJTH | 63 230 | 121 38.5 | 11/35/22 10.5 | 45 400/220/240 | 9.107 | AEG

- Samp =63 MVA

- Van = 115 /22 kV

- AP, = 45 kW b) Chon máy biến áp 220 /110/22kV theo phương án 2:

Trong đó : Koc = 1.4 (vì máy biến áp đặt ngoài trời)

SUY Ta : Samp = 2 = 46.786(MVA)

+ Vậy ta chon 2 máy biến áp 2 cuộn dây , mỗi máy có công suất Samp =

63(MVA) Thoả điều kiện thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép Nghĩa là máy biến áp đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho

Š Kiểm tra điểu kiện quá tải

+ Thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép

+ Hai máy biến áp đặt ngoài trời nên kiểm tra điều kiện 1 máy bị sự cố

Kotor X Samp > Smay

Suy ra: 1.4x 63 = 88.2 >S„„„ =65.5 (MVA)

- Tính hệ số phụ tải bậc 1:

k, =Š#' =Š7 9 920,93 Sen 63 Vậy MBA đã chọn thoả mãn các điều kiện quá tải sự cố

+ Vậy máy biến áp được chọn đã thoả mãn yêu cầu, cho phép làm việc với phụ tải đã cho

+ Do đó ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công suất Sạm = 63(MVA) Kiểu ONAF do AEG sản xuất

(Tài liệu tham khảo 1)

Suy ra: Samp = = = 17.8(MVA)

+ Từ đồ thị phụ tải nêu trên nên ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công suất

Samgs = 20(MVA) Thì ta thấy thời gian quá tải 16g > 6g thời gian quá tải cho phép Dẫn

đến không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

+ Vậy ta chọn 2 máy biến áp 2 cuồn dây, mỗi máy có công suất Sang =

25(MVA) Thoả điều kiện thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép Nghĩa là máy biến áp đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho

Kiểm tra diéu kiện quá tải

+ Thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép

+ Hai máy biến áp đặt ngoài trời nên kiểm tra điều kiện 1 máy bị sự cố

+ Do đó ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công suất Sam = 25(MVA) Kiểu

ONAN do AEG sản xuất

(Tài liệu tham khảo 1)

KIỂU | Sạ„ (MVA) [ cAo [HA ĐIỆNÁP(KV) Ì Ug(%) | i(%) APo | APx |GIÁ (kW) | (kW) | TIEN |NƯỚC SX

CHUONG 3 TINH TOAN CHON MAY BIEN AP

ONAN] 25 115 | 38.5 1105 {0.8 | 29 120 | 350000 | AEG

II CÁCH TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP

1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây

- Khi không có đồ thị phụ tải xác định theo biểu thức

+n: số máy biến áp làm việc song

+ t: thời gian làm việc của máy biến áp (giờ)

+ Š;: công suất của n MBA tương ứng với thời gian t;

+ + : thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời

glan sử dụng công suất cực dai Trax Va cosọ

A 2S; x t;

Tn =——-=

Smax Smax

2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu

- Hệ số có lợi của MBA từ ngẫu

- Khi có đồ thị phụ tải hình bậc thang, n máy làm việc song song

AA =nx AP, xt+ [luc GSôtc)+APvrGSfty)+ APaw(ESật)]

+ APp : t6n thất không tải

+ APyc : t6n thất ngắn mạch cuộn cao

+ APyr :t6n thất ngắn mạch cuộn trung

+ A Pạụ; : tổn thất ngắn mạch cuộn hạ

+n : số máy biến áp làm việc song song

Trang! 8

CHUONG 3 TINH TOAN CHON MAY BIEN AP

+t: thời gian làm việc của máy biến áp (giờ)

+ Sam : công suất định mức của máy biến áp

- Khi không có đồ thị phụ tải

IILTÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA CỦA 2 PHƯƠNG ÁN

1 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA cho phương án 1

a Tổn thất điện năng trong hai may bién dp B, & B,

- Là hai máy biến áp từ ngẫu mỗi máy có công suất là Sam = 63 (MVA)

Trong d6: APycr=400(kW) ; APyry = 240(kW) ; APyicy = 220(kW)

- Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn cao 220kV

+ Vì chế độ công suất truyền từ cuộn cao sang trung và hạ nên

Sc =Ñr+ Sy

US x Tie = 30? x44+52? x 84+ 60? x8 4652 x4 = 70932(MVA.h)

- Tổn hao điện năng trong 1 ngày đêm của hai MBA từ ngẫu được tính

AA=n x AP, xt+ |APxc(ESệtc)+ APwr(ESẬt+)+ APyuy(>S8:tạ)]

nx dm

Trong 46 :+ APyc = 160(kW) ; APyr=240(KW) ; APyyy = 720(kW)

+ APo= =45(kW) ;n=2 ;t=24 : ; Sam = 63 (MVA)

XxAA ngaydem

b Tổng tổn hao điện năng phương án 1

- Tổng tổn điện năng hao trong một ngày đêm

= Mueeydensty = 5309 MW h)

- Tổng tổn hao điện năng trong một năm

ĐAÁ„.„ = A4,„ụy =1937.785( MP h)

2 Tính Toán Tổn Thất Điện Năng Cho Phương Ấn 2

a Tổn thất điện năng trong 2 MBA B, & B¿ cấp 220/110kV

Ta có:

- Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có công suất Sam = 63 (MVA)

- Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn cao 220kV

- Tổn hao điện năng trong 1 năm

Asan iy = AApagydentty 365 = 3601.19 x 365 = 1314.433(MIV A)

b Tổn thất điện năng trong 2 MBA B; & B„ cấp 110/22kV

- Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có công suất Sam = 25 (MVA)

- Dựa vào đồ thị phụ tải cấp 22kV

CHUONG 3 TINH TOAN CHON MAY BIEN AP

c Tổng tổn hao điện năng phương án 2

- Tổng tổn hao điện năng trong một ngày đêm

3A Án yaydem = AA, paydem(1) + AA, saydem(2) =

= 3601.19 + 2284.8 = 5885.99(kW.h)

- _ Tổng tổn hao điện năng trong một năm

- _ Tổng tổn hao điện năng trong một năm

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 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 hoá 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 phải nằm trong phạm vi

cho phép Bỡi vì mục đích tính toán dòng ngắn mạch (Iụ) để phụ vụ cho việc chọn khí

cụ điện ( máy cắt, kháng điện, biến dòng, biến áp ) và các phần dẫn điện ( dây dẫn,

- Lần lược biến đổi so đồ về sơ đồ đẳng trị chỉ có một nguồn và điện kháng tổng tương

đương cho từng điểm ngắn mạch X š¡

- Tính đòng ngắn mạch của từng điểm ngắn mạch theo biểu thức

CHUONG4 TiN DONG NGAN MACH _

*X¿ : điện kháng siêu quá độ đọc trục đối với nhiệt điện

* Xu: điện kháng quá độ đọc trục đối với thuỷ điện

+ Đường dây (D) ở các cấp điện áp

*L : chiều dài đường dây (km)

* Xọ : điện kháng trên 1 km đường dây có thể lấy bằng 0.4 /km

+ Kháng điện (K) trên thanh góp điện áp máy phát

* UƯạmy : điện áp mức của kháng (kV)

* lạm : dòng điện định mức của kháng (kA)

* X¿% : điện kháng tương đối tính bằng phần trăm của kháng

+ Máy biến áp (B)

* Samp : công suất định mức của máy biến áp (MVA)

>Điện áp định mức các cấp

Uy% : Điện áp ngắn mach phần trăm

Với máy biến áp hai cuộn dây thì nhà chế tạo cho sắn |

Với máy biến áp từ ngẫu và ba cuộn dây thường cho:

* Un%cụ : điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn hạ

* ỦN%cr : điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn trung

* ỦN%+4 : điện áp ngắn mạch giữa cuộn trung với cuộn hạ

©.Cần tính Uy% của cuộn cao, trung, hạ theo biểu thức

Khi công suất các cuộn đây là 100/100/100

Un%c = 5 (Uy %er + Un %cy — Un % qq) Un%r =2(UN%er + Un Ty — Un %cy) Un%c => (Un %eu +N %®TH ~ N %CT)

Khi công suất của các cuộn dây là 100/100/66.7

CHUONG4 _ _ TINH TOAN DONG NGAN MACH

Khi tính toán ngắn mạch trong mạng hạ thế khác với mạng cao thế

- Có thể tính trong hệ có tên, không cần tính trong hệ tương đối

- Không thể bỏ qua điện trở R, vì R và X tương đương nhau

- Điện trở Rạp và điện kháng X; của máy biến áp xác định theo biểu thức

_ APy x Uấm x10” (m0): Xp = 10U„%U2„ x10

Sam Sam

+ Trong đó: U,% là phần thành phản kháng của điện áp ngắn mach xác định

theo biểu thức

U„% =+j(Uy%)? ~(Uạ %)?

+ Trong đó: Ủạ là thành phần tác dụng của Uy% xác định theo biểu thức

Iy3 = "` Xy, ——=444(A 5.916 (*A)

- Dòng xung kích : v6i Ky, = 1.8

TT DIEM Ưạm Mục đích tính gcb In Ixx

Xmr = Xeam X Seb — 9.4, 1000 _ 9 957

Sur 7000 + Đường dây: với L = 80 km ; Xp =0.4

- Dong xung kích: với K„¿ = 1.8

igg =V2x Ky x Iyy = V2 x1.8x3.826 = 9.739(KA)

- Ta có U = 0.4kV<IkV nên phải tính cả R và X tương tự như phương án]

- Sơ đồ thay thế như sau:

- Dong xung kich:

iggy = V2x Ky XIyy = V2 x1.8x 36.085 = 91.857(KA)

Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch phương án 2

TT| DIEM Ua Mục đích tính toán Xã» ly Ixk

» Nguồn điện có thể là máy biến áp, máy phát điện, đường dây cung cấp

=" Phy tai có thể là máy biến áp, đường dây

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

= Thanh gop la noi tap trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải

Sơ đồ nối điện có các 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 tai

s* Sơ đồ nối điện cần thoả mãn các yêu cầu sau

> Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà mức đảm bảo cần đáp ứng Tính đảm bảo của sơ đỗ 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 : là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau.Ví dụ khi

ngừng một phần tử nguồn hay tải (chế độ làm việc cưỡng bức)

> Tính phát triển : sơ đổ nối điện cần thỏa mãn không những hiện tại mà cả trong

tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển không bị khó khăn hay

phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ

> Tính kinh tế : thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và các chỉ phí hàng năm Ví dụ tổn

thất điện năng qua các máy biến áp Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ

cũng như xu thế chung, đặc biệt sự tiến bộ trong chế tạo, cấu trúc của các khí cụ điện như máy cắt điện

Il CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NOI DIEN CO BAN

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

CHUONGS _ SO DO NOI DIEN

Đặc điểm của sơ dé này là tất cả các phần tử (nguồn, tải) đều được nối vào thanh góp

chung qua một máy cắt Hai bên máy cắt nói chung có hai đao cách ly, trừ mạch máy

phát điện có thể không cần dao cách ly về phía máy phát, mạch máy biến áp hai cuộn

dây có thể không có dao cách ly về phía máy biến áp Các dao cách ly này có nhiệm vụ

đảm bảo an toàn khi cần sửa chữa máy cắt điện

> Uudiém:

- _ Đơn giản, rõ ràng, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch đó

- - Khi vận hành, sửa chữa , mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến các

mạch khác

> Khuyết điểm :

- - Khi sửa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các phụ tải nối vào mạch đó

cũng bị mất điện Thời gian ngừng cung cấp điện phụ thuộc vào thời gian

sửa chữa máy cắt điện đó

- _ Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần tử Ngay cả

khi cần sửa chữa thanh góp hay các dao cách ly về phía thanh góp (gọi là

dao cách ly thanh góp) cũng sẽ mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa

Do những khuyết điểm trên, sơ đổ này chỉ được sử dụng khi yêu cầu về tính dam

bảo cung cấp điện không cao, các hộ tiêu thụ thuộc loại ba Trường hợp này chỉ có một

nguồn cung cấp

b Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn (hình 5.2)

tho ott ott đo cự

ke ROR

L1} 1 11 Hình 5.2a Hình 5.2b Hình 5.2c 1)

Thanh góp được phân đoạn bằng một dao cách ly (hình 5.2a), hai dao cách ly

(hình 5.2b), hoặc bằng máy cắt điện cùng hai dao cách ly (hình 5.2c) Số phân đoạn

được phân theo số nguồn cung cấp Mỗi phân đoạn có một nguồn cung cấp và một phân

các mạch tải

Máy cắt hay đao cách ly phân đoạn thể đóng hay cắt khi vận hành bình thường

Điều này phụ thuộc vào sự lựa chọn cân nhắc của bộ phận vận hành, vì đóng hay cắt

điều có ưu điểm khuyết điểm của nó

Dùng dao cách ly để phân đoạn rẽ tiễn hơn nhưng không linh hoạt đảm bảo bằng

phân đoạn bằng máy cắt điện

Trang 33

Khi đã phân đoạn bằng máy cắt thì các phụ tải loại một sẽ được cung cấp điện từ hai

đường dây nối vào hai phân đoạn khác nhau, do đó không còn mất điện do bất kì

nguyên nhân nào khi cần cắt, nghỉ một đường dây hay một phân đoạn

Khi cần sửa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp điện được chuyển cho phân đoạn kia

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

thường Tất nhiên trong thời gian này tính đảm bảo có giảm nhưng xác suất xuất hiện

sự cố trong thời gian này thấp

Nếu bình thường làm việc trong chế độ máy cắt phân đoạn cắt thì nên đặt thêm

bộ phận tự động đóng nguồn dự phòng Nhờ bộ phận này khi mất nguồn cung cấp trên

phân đoạn nào đó, máy cắt phân đoạn sẽ tự động đóng lại và phân đoạn được cung cấp

từ phân đoạn kia

Với những ưu điểm đã nêu trên, sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt điện được sữ dụng rất rộng rãi trong các trạm biến áp cũng như nhà máy

điện khi điện áp không cao lắm (10,22,35,110 kV) và số mạch không nhiều Đặc biệt

hiện nay máy cắt điện khí SEF6 có độ tin cậy cao, thời gian cần bảo quản, sửa chữa

ngắn, thời gian ngừng cung cấp điện do máy cắt sẽ rất bé, nên sơ đổ 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

vòng với thanh góp chính (hình 5.3a)

Nhiệm vụ của máy cắt vòng MCv để thay lần lượt cho máy cắt của bất kì phần

tử nào khi cân sửa chữa mà không cần phải ngừng cung cấp điện phần tử đó bằng cách

đi vòng qua MCy, thanh góp vòng va CLy

Trang 34

Nếu có 2 phân đoạn có thể thực hiện theo sơ dé (hình 5.3b) hoặc (hình 5.3c),

nhờ có máy cắt vòng độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ tăng lên, tuy nhiên sơ đổ thêm

phức tạp và tăng vốn đầu tư Sơ đồ này chỉ được thực hiện chủ yếu với điện áp thường

từ 110 KV trở lên và số đường dây nhiều

2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp

Sơ đỗ này có ưu điểm nổi bật là khi cần sửa chữa 1 máy cắt của phần tử nào đó,

dùng máy cắt liên lạc MCc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh

góp thứ 2, qua máy cắt MCc đi tắt qua máy cắt cân sửa chữa, các phần tử còn lại làm

việc trên thanh góp I

Khuyết điểm :

Khuyết điểm của sơ đồ 2 hệ thống thanh góp là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành, đặc biệt đóng cắt dao cách ly nếu như nhầm lẫn có thể gây hậu quả nghiêm

trọng

Sơ đồ này chỉ sử dụng với điện áp cao từ 110 KV trở lên

3 Sơ đỗ đa giác