TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
NGUYEN QUANG KHAI
103103048
THIET KE TRAM BIEN AP 220/110/22kV
CHUYEN NGANH :DIEN CONG NGHIEP
LUAN VAN TOT NGHIEP
rane NT
iso Ago H95E
Trang 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
NGUYEN QUANG KHAI 103103048
THIET KE TRAM BIEN AP 220/110/22kV
CHUYEN NGANH :DIEN CONG NGHIEP
LUAN VAN TOT NGHIEP
Giáo viên hướng dẫn: NGÔ CAO CƯỜNG
Trang 3
Độc lâp- Tư do-Hanh phúc
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TÓT NGHIỆP
Họ và tên SV: NGUYÊN QUANG KHAI MSSV :103103048 Nganh: DIEN CONG NGHIEP Lép : 03DC1
1 Dau đề luận án tốt nghiệp: THIẾT KÉ TRAM BIEN AP 220/110/22KV
2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
I Tổng quan về trạm biến áp
II Cân bằng công suất phụ tải II So dé cau trúc trạm biến ap
IV Chọn máy biến áp điện lực
V Tính tốn tốn thất VI Sơ đồ nối điện VII Tính tốn ngắn mạch
VỊMH Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện IX Thiết kế phần tự dùng của trạm biến áp
X Tính toán kinh tế-Kỹ thuật quyết định phương án
XI Thiết kế chống sét và nối đất cho trạm biến áp 3 Ngày giao nhiệm vụ luận án:
4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:19/06/2008
5 Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
Thầy NGƠ CAO CƯỜNG Tồn bộ đề tài
Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông q NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
Ngày thang & nim dovy (ý và ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG KHOA
<
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG N A
A kÀ ⁄Z
KHOA DIEN - BIEN’ RU}
Trang 4
LỜI CÁM ƠN
Qua bốn năm học tại trường em được sự giúp đỡ và dìu đắc tận tình
của q Thầy cơ
Đến nay khóa học đã kết thúc và chúng em cũng đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Đó chính là nhờ vào sự giúp đỡ của quí Thầy Cô, đặc biệt là thầy PGS.Ts KH Hồ Đắc Lộc và thầy Ths Ngô Cao Cường đã hết lòng giúp đỡ và
tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hồn thành chương trình Đồ Án Tốt Nghiệp này sau mười lăm tuần
Không những thế, các q thầy cơ cịn chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quí báu của mình cho chúng em
Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên Đồ Án không thể tránh
nhiều thiếu sót, mong q Thầy Cơ, và các bạn góp ý để Đồ Án cửa em được
hoàn chỉnh tốt hơn
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại
Trang 6NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 7
CHƯƠNG I
TONG QUAN VE TRAM BIẾN ÁP
LGIGI THIEU VE TRAM BIEN AP
Cùng với hệ thống phát triển năng lượng quốc gia phục vụ cho q trình cơng nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.Việc thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV
nhằm tạo một hệ thống điện rộng lớn cung cấp điện năng cho nhu cầu và phương
hướng phát triển kinh tế- xã hội của khu vực trong giai đoạn có dự tính đến sự phát
- a
trién vé sau
Về dung lượng máy biến áp,vị trí ,số lượng và phương thức vận hành trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế-kĩ thuật của hệ thống cung cấp điện.Vì vậy,việc thiết kế trạm biến áp bao giờ cũng gắn liền với lựa chọn phương
án cung cấp điện
Việc thiết kế trạm biến áp tốt nhất phải nhiều mặt và phải tiến hành tính tốn
so sánh kinh tế-kĩ thuật và tính đảm bảo cung cấp điện liên tục giữa các phương án
để ra
I.PHÂN LOẠI
Trong thiết kế và vận hành mạng điện thường gặp hai danh từ:trạm phân phối
điện và trạm biến áp.Trạm phân phối điện chỉ gồm các thiết bị như : dao cách
ly.máy cắt,thanh góp Dùng để nhận và phân phối điện năng đến phụ tải khơng có
biến đổi điện áp
1.Phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ
a.Trạm biến áp chung còn gọi là trạm biến áp chính,trạm có nhiệm vụ nhận điện của hệ thống với điện áp 220 KV biến đổi thành cấp điện áp 110
KV;22KV;0,4KV
b.Trạm biến áp phân xưởng:nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đối xuống các loai điện áp thích hợp để phục vụ cho các phụ tải phân xưởng
Trang 8
2.Theo hình thức hay cấu trúc của trạm mà chỉa trạm thành trạm ngoài trời hoặc trạm trong nhà
a.Ngoài trời:tất cả các thiết bị đểu đặt ngoài trời riêng phần phân phối điện
áp thì đặt trong nhà.trạm ngồi trời thích hợp cho các trạm trung gian công suất lớn
có đủ diện tích để đặt các thiết bị ngoài trời
b.Trạm trong nhà:tất cả các thiết bị đều đặt trong nhà.Loại này thường gặp ở
các trạm biến áp,phân xưởng,trạm Gis
3.Các thiết bị chính trong trạm biến áp:
*Máy biến áp: (MBA)
-Là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này đến cấp điện áp khác -Các thông số định mức máy biến áp:
+Công suất định mức máy biến áp
+Khả năng quá tải máy biến áp
+Điện áp định mức
+Tần số định mức
-Các loại máy biến áp:máy biến áp từ ngẫu,máy biến áp thông thường,máy biến áp
cách ly
*Máy biến dòng:
-Dùng biến đổi dòng điện sơ cấp về một giá trị địng điện thích hợp ở đầu ra thứ cấp
z : x ` + Aw ` +n A ` ^“ + ` ` c A
-Các loại biến dòng:máy biến dòng kiểu một vòng quấn,máy biển dòng kiểu bậc
cấp,máy biến dòng thứ tự khơng,máy biến dịng kiểu bù,biến dòng kiểu lắp sẵn
*Máy biến áp đo lường(BU)
-Dòng biến đổi điện áp về cấp điện áp tương ứng với thiết bị đo lường,tự động -Các loại máy biến áp đặc biệt:máy biến áp kiểu 3 pha năm trụ,máy biến áp kiểu
bậc cấp,máy biến áp kiểu phân chia điện dung
*Dao cach ly(CL)
-Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy được để đảm bảo an
Trang 9
khơng có dịng hoặc dịng nhỏ,điện áp không cao lắm,sau khi máy cắt đã cắt mạch
điện
-Các loại: dao cách ly tự động,dao ngắn mạch
*Máy cắt (MC):
-Dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát,máy biến áp,đường
dây trong lúc bình thường cũng như gặp sự cố
-Các loại máy cắt:máy cắt nhiều dầu,máy cắt ít dầu,máy cắt khơng khí,máy cắt
khí,máy cắt tự sinh khi,máy cắt chân không máy cắt phụ tải *Chống sét van:
- Dùng để bảo vệ các thiết bị trong trạm không bị hư hại khi có sóng quá điện áp khí
quyển truyền vào từ đường dây tải điện
*CP
*Sứ đỡ:
-Có tác dụng nâng đỡ đường dây tải điện trên không.Sứ đỡ thường được chế tạo
mỗi sứ chịu được 25 KV.Nếu điện thế cao hơn thì ghép nối nhiều sứ với nhau
-Khoảng điện thế lớn nhất mà sứ đỡ được dùng là điện thế 50KV.Nếu điện thế lớn
hơn thì phải dùng sứ treo
II.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
- Nhiệm vụ của luận án này là thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV với các số liệu
như sau
1.Điện áp hệ thống:Uur=220KV ,hệ số cos ø =0.8,số đường dây là 2 là điện áp sẽ
nhận điện,là điện áp lớn nhất trong phần thiết kế
2.Chiéu dài đường dây là 120km,là khoảng cách về điện giữa trạm biến áp với hệ
thống.Đây là cơ sở để tính điện kháng từ hệ thống đến trạm biến áp
3.Tổng công suất của hệ thống là S„r=3500MVA
4.Điện kháng tổng trong hệ cơ bản định mức của hệ thống x*%zmur=0.18,tức là
Scp=Snr=3500MVA
Trang 10
a.Phụ tải ở 110KV: -Có 2 đường dây - Pmạ„=45MW,
-Hệ số công suất cosọ =0,85
-Cong suat:Snax/Smin=52,94MVA/21 7MVA
b.Phụ tải ở 22KV: -Có 6 đường dây - Pinax=18MW
-Hệ số công suất cosọ =0,82
-Công suat:S max/Smin=21,95MVA/6,58MVA
*Nhận xét chung về trạm biến áp đang thiết : -Tính chất và mức độ quan trọng của phụ tải:
+ Cung cấp cho vùng dân cư và khu công nghiệp khi thiết kế cân nhắc giữa yếu tế
kĩ thuật với vốn đầu tư
- Những điều kiện hạn chế khi đang thiết kế:
+Khả năng vận chuyển:máy biến áp thườmg chế tạo thành một khối tại nhà
máy,phần có thể tháo rời ra trong khi chiếm tỉ lệ rất nhỏ(khoảng 10%)cho nên trọng
lượng kích thước chờ rất lơá Vì vậy khi sử dụng cần chú ý phương tiện và khả năng
khi xây lắp
-Diện tích xây dựng trạm biến áp:càng bé càng tốt -Vốn đầu tư hợp lý
-Có khả năng phát triển trong tương lai gần,không cân thay đổi cấu trúc đã chọn
IV.TRÌNH TỰ THIẾT KẾ
Trang 11
3.Chọn máy biến áp
4.Sơ đồ nối điện ngắn mạch 5 Tính dịng điện ngắn mạch
6.Tính tốn tổn thất điện năng trong máy biến Ap
7.Tinh toán kinh tế-kỹ thuật quyết định phương án thiết kế
8.Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện
9.Thiết kế chống sét cho trạm
Trang 12CHUONG II
CAN BANG CONG SUAT PHU TAI LKHAI NIEM
Cân bằng công suất là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có cân bằng hay khơng Cân bằng cơng suất có vai trò quan trọng trong thiết kế cung cấp
điện của trạm biến áp Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không
được đảm bảo công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó Như vậy,
việc cân bằng công suất cần thiết kế để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện liên tục và chất lượng điện năng
Phụ tải là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nó biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản suất và sinh hoạt,
tuỳ theo tầm quan trọng của phụ tải đối với nền kinh tế mà phụ tải chia làm 3 loại + Phụ tải loại 1: là những phụ tải mà khi xảy ra sự cố nguồn cung cấp sẽ gây ra thiệt
hại lớn về kinh tế, đe doạ đến tính mạng của con người hoặc có ảnh hưởng đến
chính trị
+ Phụ tải loại 2: là những phụ tải có tầm quan trọng lớn, nhưng có số về nguồn cung cấp điện chỉ thiệt hại về kinh tế, do ngưng sản suất, hư hỏng sản phẩm, thiết bị, lãng
phí nhân cơng
+ Phụ tải loại 3: là nhửng phụ tải cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa và thay thế thiết bị khi có sự cố
Thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV cung cấp cho các phụ tải sau:
Stt | Phu tai Udm | P„ạ, cosg | Sdd |ĐTPT | Ghi chú
(KV) | (MW)
1 | Nguồn cung cấp 220 3500 0,8 2 x*=0,18 2 | Khu cong nghiệp 110 45 0,85 2 |1
3 | Khu dân cư 22 18 0,82 6 | 1
Trang 13
1.Cấp điện áp hệ thống 220KV: L=120km 2.Phụ tải cấp 110 KV: -Smax=52,94MVA -Smin=21,17 MVA, -số đường dây la 2 Đồ thị phụ tải: SŒ⁄) A 100 80 60 40 40 —> th) 0 6 12 14 18 20 22 24
KHU CONG NGHIEP +Smax=52,94(MVA) +Smin=21,17(MVA)
+ Cos =0,85>5 tgo =0,61
+P=Sx cosy; Q=Px tgo
Trang 14Bảng phân theo thời gian
Thời gian(giờ) Công suất phụ tải
TU „ Đến S(MVA) | P(MW) Q(MVAR) %
Trang 15100 80 Pw 40 30 0 6 te 14 18 20 22 2ˆ te")
KHU DÂN CƯ
Bảng phân theo thời gian
Thời gian(giờ) Công suất phụ tải
Từ "Đến ÍcMVA) P(MW) |Q(MVAR)| % "` 6 8,78 |7,19 4,96 40 6 - 12 17,56 14,39 9,93 80 12 - 14 13,17 10,79 7,45 60 14 - 18 13,17 10,79 7,45 60 18 - 20 21,95 17,99 12,41 100 20 - 22 21,95 17,99 12,41 100 22 - 24 6,58 5,39 3,72 30 + Smax=21,95(MVA) +Smin=6,58(MVA) + Cos =0,82> tg =0,69 +P=S x cose; Q=Px tgọ
Trang 1610
Bảng phân theo thời gian
Thời gian (giờ) Công suất phụ tải
Trang 17
CHUONG III
SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRAM BIEN AP LKHAI NIEM
Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn,tải và hệ thống.Đối với trạm biến áp nguồn 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 nhiệm.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.Trường hợp này các máy
phát dự phòng được xem là nguồn.Do dó,hệ thống ln được xem là thành phẩm
quan trọng,cấu trúc của trạm biến áp phải luôn được giữ liên lạc chặt chẽ
Khi thiết kế trạm biến áp,chọn sơ đổ vấu trúc là phẩn quan trọng có ảnh
hưởng quyết định đến toàn bộ thiết kế
Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:
1.Có tính khả thi:tức là có thể chọn được tất cả các thiết bi chính như:máy biến
áp,máy căt cũng có khả năng thi công,xây lắp và vận hành trạm
2.Đảm bảo tính liên tục chặt chẽ giữa các cấp điện áp,đặc biệt với hệ thống khi bình
thường cũng như cưỡng bức(có một phần tử khơng làm việc)
3.Tổn hao qua máy biến áp bé,tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai máy
biến áp không cần thiết
4.Vốn đầu tư hợp lý,chiếm diện tích càng bé càng tốt
3.Có khả năng phát triển trong tương lai gần,không cần thay cấu trúc đã chọn.Thường thiết kế một trạm biến áp có thể có nhiều phương án khác nhau đến chọn phương án ta cần cân nhắc các khía cạnh sau:
+Số lượng máy biến áp
+Tổng công suất máy biến áp +Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp +Tổn hao điện năng tổng qua máy biến áp
Trang 18
12
Trạm biến áp lá một cơng trình nhận điện năng bằng một hay nhiều 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.Phân công suất được phân phối ở điện áp bằng điện áp hệ thống thông qua máy biến áp hạ,phần còn lại qua máy biến áp có điện áp phù hợp
với phụ tải
Phụ thuộc vào các cấp điện áp,và công suất của phụ tải có thể sử dụng một trong ba phương án sau:
+Qua máy biến áp giảm dân từ điện áp cao xuống
+Dùng máy biến áp ba cuộn dây(hay máy biến từ ngẫu nếu U;>=110KV)
1.Phương án 1:
Qua MBA giảm dần từ điện áp cao xuống(Ú „>U;>U „ ),được sử dụng
niễu khi(S „<S„)
Điện áp 22KV được lấy từ thanh góp 110KV qua 2 máy biến áp
| Uc Ut Uh 1 4
Sơ đồ này được sử dụng khi phụ tai 6 các cấp điện áp thấp bé hơn phụ tải ở điện
áp cao hoặc khi khơng có máy biến áp 3 cuộn dây thích hợp -Khi một máy bị hư làm mất điện toàn hệ thống
-Phụ tải ở các cấp điện áp thấp phải bé hơn phụ tải ở các cấp điện áp cao(S r>S3„)
MBA cấp một(điện áp lớn nhất)phải tải công suất ở các cấp nối tiếp do đó phải
Trang 19
Xây dựng qua hai giai đoạn,giai đoạn đầu phụ tải ít xây dựng một cái trước sau đó phụ tải tăng thì ta xây dựng thêm một hay nhiều mấy nữa.Tuy vậy nó có
nhược điểm là MBA cấp một phải tải cả công suất ở các cấp nối tiếp do đó phải
chọn MBA có cơng suất lớn nên tổn hao lớn
+Qua các máy biến áp 2 cuộn dây cung cấp cho từng cấp điện áp thấp
2.Phương án 2:
Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây.Phụ tải cấp 22 được lấy từ cuộn hạ
của MBA Có những ưu điểm:
-Số lượng MBA chỉ có hai,chiếm diện tích xây lắp bé,sơ đổ rõ ràng,đơn
giản,tổn hao nhỏ hơn so với phương án khác.Đây là sơ đồ thường được dùng trong
các trạm biến áp
-Giá thành thấp
-Tổn hao có thể nhỏ hơn các phương án khác vì chỉ qua một lần MBA
3.Phương án 3:
v“
Trang 2014 Uc Ut Uh
-Tăng số lượng MBA dẫn đến chiếm nhiều diện tích
-Tách MBA thành hai phần riêng biệt phương án này sử dụng nhiều khi phụ
tải U; và U„ chênh lệch nhiều mà không thể dùng phương án 1 va 2 nói chung là
phương án này có nhiều hạn chế nên ít được sử dụng
-Được sử dụng nhiều khi S wø> S;,nhưng khó tìm được MBA hai cuộn dây có
v2,
cùng cơng suất từ cao-trung,từ cao-hạ
HI.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KHẢ THỊ
Các phương án dé ra phải đảm bảo tính kinh tế va kĩ thuật.Tính kĩ thuật phải
đưa lên hàng đẩu.Vì trạm biến áp là một mắt xích quan trọng của hệ thống
điện,không thể ngưng hoạt động khi hệ thống điện đang vận hành vì sẽ làm ánh hưởng nặng nề đến hệ thống,cũng như phụ tải
Qua đánh giá sơ bộ và lựa chọn dưa ra các phương án sau:
Trang 21Phương án 1 gồm có hai sơ đô cấu trúc Sơ đồ thứ nhất: | | | UC=UHT=8£0KV _ | L UT=110KV | UH=2Ø®KVW rH ti
+Sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây dể tải công suất từ điện ấp cao sang
trung,sang hạ
+Phương án này co nhược điểm là:
-Tăng số lượng máy biến áp
-Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt
sơ đồ thứ hai:
Trang 22
16 | | | UCzUHI=220KV_ | | UT=110KV | | | UH=22KV | 14 rtd
+Sử dụng máy biến áp tự ngẫu 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp
cao sang trung,sang hạ
+Phương án này co nhược điểm là:
-Tăng số lượng máy biến áp
-Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt
Nhưng có ưu điểm là khi điều áp trên tải dễ dàng hơn phương án 1 do đó ngày nay
Trang 232.Phương án 2
Sơ đồ cấu trúc phương án 2
|_| UC=UHT=220KV Y UH=22KV = (1
Sử dụng hai máy biến áp từ ngẫu cho các cấp điện áp 220/110/22 KV.Vì
Uc=220KV
H
- Phương án này có đặc điểm :
UT=110KV
"
+ Số lượng máy biến áp chỉ la 2,chiếm diện tích xây lắp ít
+ Giá thành thấp
+ Tổn hao trong máy biến có thể nhỏ hén khi dùng 2 máy biến áp 2 cuộn dây - Tuy nhiên không phải trường hợp nào cũng khả thi:
+ Máy biến áp từ ngẫu chỉ chế tạo với điện áp Uy >=110KV
+ Khi công suất lớn kích thước và trọng lượng máy biến áp lớn có thể không cho
phép khi chuyên chở và xây lắp
Trang 2418
CHƯƠNG IV
CHON MAY BIEN AP DIEN LUC
LKHAi NIEM
Máy biến áp là thiết bi truyén tải điện năng từ điện áp này dến điện áp
khác.Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa
phải qua đường dây cao thế 550,220,1 I0KV, thường qua máy phát(Um?) lên điện ấp tương ứng
Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng,giảm mới đưa điện năng từ
các máy phát điện đến hộ tiêu thụ.Vì vậy tổng cơng suất máy biến áp trong hệ
thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của máy phát điện
x ` tA nw 2 „ + aw n ^^ z K“
Mặc dù hiệu suất của các máy biến áp tương đối cao,tổn thất qua máy biến
áp(A Ag)hằng năm vẫn rất lớn
Khi sử dụng máy biến áp cân lưu ý các đặc diểm sau:
*Máy biến áp là thiết bị không phát hiện ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng.Trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q
*Máy biến áp thường chế tạo thành một khối tại nhà máy,phần có thể tháo rời ra trong khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ(khoảng 10%)cho nên trọng lượng kích
thước chun chở rất lớn.Vì vậy khi sử dụng cần chú ý phương tiện và khả năng
chuyên chở khi xây lắp
*Tiến bộ khoa học về chế tạo(chủ yếu về vật liệu cách điện,thép từ)tiến bộ rất nhanh,cho nên các máy biến áp chế tạo càng về sau kích thước,trọng lượng,tổn hao và cả giá thành đều bé hơn.Cho nên khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khả năng tận dụng tối đa.Cho nên khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khả năng tận dụng tối đa(xét khả năng quá tải cho phép)tránh sự vận hành non tải máy
biến áp đưa đến tổn hao không tải lớn,kéo dài thời gian sử dụng không cần thiết
*Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi
vận hành.Nhiệt độ các phần của máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào công suất
qua máy biến áp mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương
Trang 25
chuẩn của mỗi nước,thường cách nhau quá lớn,nhất là khi công suất càng lớn.Điều này đưa đến tính tốn tính tốn khơng chính xác có thể chọn máy biến áp lớn không
cần thiết
*Khi chon công suất của 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 thêm
máy khi phụ tải tăng.điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn công suất tối ưu cần thỏa mãn các điều kiện đã nêu trên
*Máy biến áp hiện nay có nhiếu loại: +Máy biến áp một pha,ba pha
+Máy biến áp hai cuôn dây ,ba cuôn dây +Máy biến áp có cuộn dây phân chia +Máy biến áp tự ngẫu một pha,ba pha +Máy biến áp tăng,máy biến áp hạ
+Máy biến áp có và khơng có điều chỉnh dưới tải
Chỉ được phép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện ấp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn cơng suất của bộ này.Có như vậy mới tránh
được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu,bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyển qua hai lần biến áp biến áp làm tăng biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho MBA ba cuộn dây.Đối với MB4: tự ngẫu liên lạc thì không cần điều
kiện này
Không nên dùng hai MBA hai cuộn dây hoặc từ ngẫu để liên lạc hay tải điện
giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết kế sẽ phức tạp
Không nên nối song song MBA hai cuộn dây với MBA ba cuộn dây vì khơng
thường chọn được hai MBA có tham số phù hợp với điểu kiện vận hành song song
Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều.Người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và cơng suất nhỏ mà vẫn đầm bảo an toàn cung cấp điện cho
các 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.Bởi vậy người ta mong muốn
giảm số bậc biến áp,giảm công suất đặt của biến áp và sử dụng chúng có hiệu quả
Trang 2620
MBA từ ngẫu trong trường hợp có thể(110KV)trở lên,có trung tính trực tiếp nối
dat),tan dung khả năng quá tải của MBA,không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA,góp phần nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm nguyên vật liệu
Các MBA ba pha hai và ba cuộn dây được sử dụng rộng rãi trong hệ thống
điện.MBA ba cuộn dây dùng khi cẩn có hai cấp điện áp ra.Việc lắp đặt MBA hai cuộn đây thay cho hai MBA hai cuộn dây sẽ tiết kiệm được diên tích,vật liệu và vốn đầu tư,đồng thời giảm được tổn hao khi vận hành.MBA hai cuôn dây chỉ nên đặt ở trạm mà trong tương lai trạm đó có thể cấp điện áp hạ khác hoặc phụ tải của cấp
này nhỏ hơn(10-15%) cơng suất,
Cũng chính vì lý do kinh tế mà MBA ba pha được dùng rộng rãi hơn trong hệ
thống điện.Giá thành MBA ba pha nhỏ hơn khoảng(10-25%).So với nhóm ba MBA một pha cùng mốt công suất.Tổ MBA một pha chỉ dùng khi khơng có khả năng chế tạo MBA ba pha với công suất lớn cần thiết hoặc điều kiện chuyên chở không cho
phép
Trong hệ thống điện áp cao và trung tính trực tiếp nối đất thì ta thường dùng
MBA từ ngẫu.Loại MBA này ưu việt hơn so với MBA thường.Giá thanh,chi phí vật liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn với MBA thường có cùng cơng suất Cơng suất toàn phấn tần số,điện áp,dịng điện tổn hao cơng suất tác
dùng,tổn hao công suất phản kháng và hệ số có lợi là các tham số cơ bản MBA.Các tham số này xét trong điểu kiện chuẩn được gọi là tham số định mức
ILKHA NANG QUA TAI CUA MAY BIEN ÁP:
Giả sử một trạm biến áp hoạt động với một công suất định mức,để đảm bảo được tính hoạt động lâu dài ngoài trừ sự cố xảy ra.Chúng ta nên tính đến khả năng quá tải
của nó
1.Q tải bình thường(quá tải thường xuyên):
Quá tải thường xuyên của MBA là chế độ quá tải một phần thời gian phụ tải của
MBA vượt quá công suất định mức của nó,phần cịn lại của chu kì khảo
sát(ngày,năm),phụ tải của MBA thấp hơn công suất định mức đó.Với phụ tải như
vậy thì hao mịn cách điện sau một chu kỳ khảo sát không vượt quá hao mòn định
mức,tương ứng với nhiệt độ cuộn day bang 98°C nhung không vượt quá 14ÒC
Để tránh khả năng quá tải cho phép thường xuyên của 3 MBA trong những giờ
phụ tải cực đại ngày đêm,cần phải phân tích,tính toán chế độ nhiệt độ của nó.Nói
Trang 27
cách khác,phải tính tốn sự thay đổi nhiệt độ dầu và cuộn dây MBA cũng khá phức
tạp nên trong thiết kế người ta xây dựng biểu đồ về khả năng quá tải cla MBA được
cho trong các tài liệu thiết kế
Các biểu đổ về khả năng của MBA được xây dựng trên cơ sở đồ thị phụ tải hai
bâc đẳng trị của MBA.Trục hồnh của đường cong tính toán chỉ hệ số kI(hệ số phụ tải bậc một) tức là phụ tải một với phụ tải định mức,còn trục tung chỉ hệ số quá tải cho phép Kep.Các đường cong xây dựng ứng với thời gian quá tải khác nhau
từ(=0,5- 24 giờ)
Đối với đồ thị phụ tải hai bậc trình tự xác định quá tải cho phép của MBA theo đường cong khả năng tải được xác định như sau:
a Dựa vào đổ thị tính tốn cực đại,xác định loại và công suất dịnh mức biến áp
Sdm,và tính quá tải của nó:
S2 2—=———- Sim b Xác định hệ số tải bậc một: _ St 1=—— Sdm
c Xác định hằng số thời gian của MBA và tùy thuộc vào hệ thống làm mát,hằng số
thời gian và nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát mà chọn đường cong tính khả năng tải của MBA
d Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một k; và thời gian qua tai
tính tốn t để xác định hệ số quá tải cho phép kocp
e So sánh k; tính tốn với k; Nếu k2<k2cp thì MBA được phép quá tải ứng với chế độ làm việc của nó
Trong trườnng hợp đồ thị phụ tải nhiều bậc,chúng ta biến đổi về đổ thị hai bậc đẳng trị.Trong đồ thị phụ tải đẳng trị bậc một tính trong 10 giờ liển trước hay liền sau quá tải lớn nhất tùy thuộc vào phụ tải cực đại xuất hiện chiểu hay buổi sáng
trong ngày “TRƯỜNG BHDL~KTCR THU VIER
: wt
Trang 28
Trong đó:
S1:phụ tải bậc thứ I T1:thời gian bậc thứ I
n 1:số bậc trong 10 giờ khi tính phụ tải bậc một
n 2:số bậc trong thời gian quá tải
Trường hợp xuất hiện hai lần quá tải so với công suất định mức của MBA thì cực
đại nhỏ hơn được dùng để tính phụ tải đẳng trị bậc một S¡„ Tính S14 tiến hành trong
10 gờ ở trước hay sau cực đai lớn nhất tùy thuộc vào cực đại nhỏ hơn.Nói cách khác khi biểu đổ phụ tải có hai cực đại thì tính tốn đẳng trị bậc hai đối với cực đại! nào
có tổng 3 Sửi đạt giá trị lớn nhất.Khi đó nếu phụ tải cực đại xuất hiện vào buổi
chiểu(thứ hai về thời gian)thì lúc tính phụ tải đẳng trị bậc một sẽ bao gồm 10 giờ
liển sau phụ tải bậc hai.Nếu MBA làm việc cả năm với một đồ thị phụ tải giống
nhau thì khi đánh giá phụ tải cho phép người ta dùng nhiệt độ đẳng trị của môi
trường làm mát hằng năm.Nếu đồ thị phụ tải của MBA thấp hơn mùa đơng thì
Trang 29nên sử dụng nhiệt độ đẳng trị của môt trường làm mát theo vùng và tính quá tải cho
phép riệng biệt đối với mùa dông và mùa hè
2.Quá tải sự cố:
Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điểu kiện sự cố(ví dụ như bị hư hỏng một MBA khi hai máy làm việc song song) mà không gây hỏng chúng.Nhu vậy trị
số cho phép được quyết định sao cho nhiệt độ của cuộn dây và dầu của MBA trị số
cho phép để khỏi ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường tiếp theo của máy.Nhiệt
độ cho phép cực đại đối với dầu là 115 C và đối điểm nóng nhất của cách điện 140 C
Trong điều kiện làm việc đó,MBA được phép quá tải 40% nếu thời gian quá tải
của máy không vượt quá 6 giờ trong 5 ngày đêm và hệ số phụ tải bậc một k1 không
vượt quá 0,93
Quá tải sự cố cho phép kạc;=l,4 nên xem như một hệ số tính tốn nào đó,sử dụng
khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố.Trị số quá tải cho phép trong vận hành được quyết định phụ thuộc vào điều kiện cụ thể như đồ thị phụ tải và nhiệt độ
môi trường làm mát
HI.CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
Trang 30} 4 [ UH=22KV i | UT=110KV | HỆ CHỈ oT | *Phương án 1:
1/Xét quá tải sự cố của máy biến áp của trạm biến áp 220/110KV
Khi hai máy biến áp vận hành song song mà một trong hai máy bị sự cố phải
nghỉ,máy biến áp cịn lại có thể vận hành với phụ tải định mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày đêm nếu thỏa
mãn các điều kiện:
Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về hai bậc,trong đó K1I<0,93;K2<1,4 đối với may
biến áp đa† ngoài trdi va K2<1,3 với máy biến áp đặt ngoài trời và K2<1,3 với máy
biến áp đặt trong nhà,T2<6 giờ,chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không được
vượt quá 140°C va tot nhất là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh máy biến
Trang 31
Công suất máy biến áp chọn theo điều kiện một máy biến áp nghỉ,máy biến áp
còn lại với khả năng quá tải sự cố có khả năng cung cấp đủ Smax=75,39MVA
Kạ Sa>75,39MVA
Máy biến áp đặt ngoài trời K„e=1,4
75,39
Sp> 4 =53,85MVA
Vi néu chon 60 MVA thi T2=12 gid>6 gid
Nên ta chọn máy biến áp có Ss=63MVA có T2=6 giờ(thỏa)
-2m- 2 2
Suy ra kl= jf 7 _ J*666169” + 205/63” _0 s2 0.93 thỏa
Vậy máy biến áp tự ngẫu co Samp=63 MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố 2.Xét quá tải sự cố của máy biến áp 110/22KV
S€MVA) | 21,95 21,95 20 1/,05 13,17 13,17 8,78 6,58 — m tcp) 0 6 12 14 18 20 22 24
Công suất máy biến áp chọn theo điều kiện một máy biến áp nghí,máy biến ấp còn lại với khả năng quá tải sự cố có khả năng cung cấp đủ Smax=21,95MVA
Kạu S„ >21,95MVA
Máy biến áp đặt ngoài trdi Ky,.=1,4
ae =15,67MVA
Sp>
2
Nếu chọn máy biến áp có Sdm=25 MVA thì non tải khơng thuận lơi nên chọn máy
Trang 3226
-2m-: 2 2
Suy ra k2= {# T _ 2199/20) * 2.(21,95/20)" _9 6920.93 (thỏa)
Vậy máy biến áp Sạms=20MVA thỏa mãn các điều kiện sự cố
Phương án 2 Đồ thị phụ tải S(MVA) | 75,39 60,41 66,61 63 30,45 45,4B 43,68 28,25 -m— tín) 0 12 14 18 2022 Ø4
Tương tự phương án I: Sdm>53,85MVA
Ta không chọn máy biến áp từ ngẫu có Sdm=60 MVA(vì thời gian quá tải lớn hơn 6
gid)
Vậy máy biến áp có SdmB=63MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố Tổng kết sơ bộ chọn máy biến áp:
Phương Ấn Trạm Kiểu Máy biến áp
Sdm(MVA)
1 220/110KV ONAF 63 3 pha 2 cuộn dây
110/22KV TH 20 3 pha 2 cuộn dây
2 220/110/22KV | ATHTH 63 Tự ngẫu 3 pha
Trang 33
Các thông số của máy biến áp 3 pha 2 cuôn dây:
Sd m và Dién 4p(KV lên áp(KV) Un i(%) i Ap ọ Ap N Kích thước(m) í Trọng lượng(tấn) i Giá tiển(10 3 ) Nước
(%) sản xuất (KW) (KW) Cao Ha D B c Dau Téng RUP | USD j VND 63 230 115 12 0.2 35 215 600 AEG | 20 121 38,5 10,5 36 60 163 5,6 4,45 5,43 15,1 59,6 16,3 NGA Bang 2
Các thông số của máy biến áp từ ngẫu 3 pha
Sdm Điện áp(KV) Un(%) I Tén that(KW) Trong lugng Gid tién(10 3) Nuwéc s}
(MVA) (%) (tấn)
Cc T H Ap 3 Ap v
C/T | C/H | T/H C/T | C/H | T/H | Dầu | Tổng | RUP| USD| VND
63 230 | 121 | 38,5 11 35 | 22 0,5 | 45 400 | 220 ; 240 | 10,75] 150,3 nga
Bang 3
Trang 3428
CHƯƠNG V
TÍNH TỐN TỔN THẤT
DIEN NANG TRONG MAY BIEN ÁP
I.KHÁI NIỆM
Khi truyền tải điện năng từ trạm biến áp đến nơi tiêu thụ,ta cần phải dùng
dây dẫn và máy biến áp,nên một phân điện năng tất nhiên bị tiêu hao do đốt nóng
dây dẫn,do tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng khác.Khi có địng điện chạy qua dây dẫn và máy biến áp,vì chúng có điện trở và điện kháng nên bao 81Ờ cũng có
tổn thất nhất định về công suất tác dụng thuộc P và công suất phàn kháng Q.Số
năng lượng điện năng mất mát đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn và máy biến áp,cuối cùng tỏa ra khơng khí,khơng mang lại hiệu quả cao.Cho nên ta cần tính tốn tổn thất điện năng trong máy biến áp để so sánh những phương án kinh tế nhất
II.CÁCH TÍNH TON THAT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MBA
1.Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
-Khi khơng có đồ thị phụ tải xác định theo biểu thức:
2
AA =n*P, pp Ab g So mex 4
n S in
-Khi có đồ thị phụ tải xác định theo biểu thức
2 Sam
AA =n*P,*t4 = *— x2 *új
Trong đó:
+AP, :tổn thất không tải
+AP, :t6n thất ngắn mạch
+n: số máy biến áp làm việc song song +t:thời gian làm việc của máy biến áp(giờ)
⁄“
Trang 35+7 :thdi gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại T„„ và cosø
A aS *t ¡
Tmax= = ”
S max S max
2.Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu: -Hệ số có lợi của MBA từ ngẫu:
U œ =1-—T Cc = _ APNrm ) A Pyc=0 5( AP NCTT——— ơ2 AP, APNr=90 5( AP nett NTH _ NCH ae AP acu Am A PNn=E0.5(—_*S% œ2 a2 Uc -Ut Uc
œ :hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu a =
tổn thất điện năng cấp điện áp 220/110/22KV
-Khi có đồ thị phụ tải hình bậc thang,n máy làm việc song song :
A Anam=n* APy*t+—*[ 5 ^Pxc êm) ? ste AP wel i Sử; | *tr TAP Na Sih |?» ] n Sdm Sdm
Sdm
Trong đó:
+AP, :tổn thất khơng tải
+AP,„ :tổn thất ngắn mạch cuộn cao
+AP,„ :tổn thất ngắn mạch cuộn trung
+t:thời gian làm việc của máy biến áp(giờ)
+S,:công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian t,
Trang 36
30
+Sic,Sit,Sih là công suất cuộn cao ,trung,hạ ứng vơi thời gian t;
+Sam:công suất định mức của máy biến áp -Khi khơng có đồ thị phụ tải:
2
A Anam=n* APy*t+ 2 *[ = APy { TT *rc
n S? am
An | ÁP S| a |
S?dm S?dm
II.TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NANG TRONG MBA CUA 2 PHUONG AN
1.Tính tốn tổn thất điện năng trong MBA cua phương án 1:
a.Tổn thất điện năng trong 2 MBA cấp 220/110
-Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có cơng suất Sạ„=63(MVA)
-Dựa vào đồ thị theo cuộn trung 110 KV: @ Bang phân theo thời gian
Thời gian(giờ) Công suất phụ tải
Từ Den S(MVA) |P(MW) | Q(MVAR)| %
Trang 37rS?; *T,
= 21177 *64 42,357 *64 31,767 *24+ 52,947 *44 52,947 *24 21177 *2+ 2117? *2
=34076,08(MVA.h)
1
-Tổn thất điện năng trong một đêm được tính theo cơng thức:
AA=n* Pte es 1 ve»,
nn S“am Trong đó: >S”; = 34076,08)MVA.h) AF, = 35(KW); AP, = 215(KW) S im = 63(MVA);t = 24 =24(gid) Do đó: 215 2* 637 MA veaydem(ty = 2* 35 * 24+ 34076,08 = 2602,94(KW.h)
-Tén hao dién nang trong 1 nim:
Mant) = AAreaydemc * 365 = 2602,94 * 365 = 950,07(MW.)
-Điện năng cung cấp trong 1 ngày đêm:
A jeaydem(t) = =P, Í, =
17,99 * 6 + 35,99 * 6 + 26,99*24 44,99 *4 + 44,99*2+417,99*2+17,99*2 =719,76(MW.h)
-Điện năng cung cấp trong l năm:
A ancy = Angeydem(t) *365 = 719,76 * 365 = 262712,4(MWh)
-Tỷ số điện năng tổn thất so với điện năng cung cấp 1 năm là;
AA
AA% =— 220.199 = 70:97 9 360, 262712,4
nam(1)
Trang 38
32
-Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có cơng suất Sam=20(MVA)
-Dựa vào đồ thị theo cuộn ha 22 KV:
Bảng phân theo thời gian
Thời gian(giờ) Công suất phụ tải
Từ Đến SMVA) |P(MW) |Q(MVAR)| % — 6 8,78 7,19 4,96 40 6 - 12 17,56 14,39 9,93 80 12 - 14 13,17 10,79 7,45 60 14 - 18 13.17 10,79 7,45 60 18 - 20 21,95 17,99 12,41 100 mẽ 22 21,95 17,99 12,41 100 22 - 24 6,58 5,39 3,72 30 Ta có: >9”; #7 1 = 8,787 *6 +17,567 *6 +13,17? *24 13,177 *4 + 21,95? *2 + 21,95? *2 + 6,58? *2 =5367,14(MVA.h)
-Tổn thất điện năng trong một đêm được tính theo công thức:
Trang 39163
2*20?
MA, gaydem(2) = 2* 60 * 24 + 5367,14 =3973,55(KW.h)
-Tồn hao điện năng trong 1 năm:
AA„„¿› = AÁ,vv„„¿; * 365 = 3973,55 *365 = 1450,34(MW.h)
-Điện năng cung cấp trong 1 ngày đêm:
A gaydem(1) = =P t, =
7,19 * 6 + 14,39 *6 +10,79*2+10,79* 4 +10,79*2417,99*245,39*2
=262,56(MW.h)
-Điện năng cung cấp trong l năm:
A „m@)^ Angeydent2y *365 = 262,56 * 365 = 95834,3,4(MWh)
-TY số điện năng tổn thất so với điện năng cung cấp 1 năm là;
AA
AA% = —“ "22 100 - 1450,34
Ajam(2) 95834,4 = 0,151%
c .Tén thất điện năng trong 2 MBA ty ding:
“2
-Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mối máy có công suất S „= 0,4(MVA) -Tổn thất điện năng trong 1 ngày đêm được tính theo công thức:
AP, AA=n*P*t4 Se sy 92a yi HS “ấm +Trong đó: >SŸ; = 0,4? *24 = 3,84(MVA.h) AP, =1,2(KW); AP, =5,5(KW) S im= 0,4(MVA);t = 24 (giờ)
Do đó:
5,5
A y4may = 2*1,2*24 + 2xoaz 594 = 59,184(KW 1)
-Tổn hao điện năng trong 1 năm:
Trang 40
34
-Điện năng cung cấp trong 1 ngày đêm:
A jgaydem(3y = Š,Í, COS@ VỚI COSø = 0,82
=0,4*24*0,82=8,16(MW.h)
-Điện năng cung cấp trong Ì năm:
A „mộ = Angeyten(a) *365 = 8,16 *365 = 2978,4(MWh)
-Tỷ số điện năng tổn thất so với điện năng cung cấp 1 năm là;
AA
AA% = nam(1) 100 = 21,602
= 0,82% Avant 2978,4
d.Téng tén hao điện năng phương án 1: -Tổng tổn hao điện năng trong một ngày đêm:
^2AA ngaydem = AA ngaydem(1) + AA ngaydem(2) +AA ngaydem(3)
=2602,94+3973,5+59,184=6635,634(KW.h) -Tổng tổn hao điện năng trong một năm:
ZAA vam = AÂ gay + AÂ (2) + AÂ m3)
=950,07+1450,34+21,602=2422,01(MW.h)
-Tổng điện năng cung cấp trong một năm;
A= A vam(1) + Anam(2) + A nam(3)
=262712,4+95834,4+2978,4=361525,2(MW.h)
-Tổng tỷ số điện năng tổn thất so với điện năng cung cấp: