luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 220kv - 110kv trung gian tiền giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHDL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP  LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110KV TRUNG GIAN TIỀN GIANG GVHD: PHAN KẾ PHÚC SVTH : NGUYỄN VĂN BÉ TÁM MSSV : 00DDC109 LỚP 00DDC2 NIÊN KHÓA 2000 - 2005 LỜI NÓI ĐẦU  - Trạm Biến p đóng vai trò quan trọng hệ thống lượng Cùng với phát triển hệ thống lượng điện quốc gia,dẫn đến ngày xuất nhiều nhà máy điện trạm biến áp có công suất lớn Việc giải đắn vấn đề kinh tế –kỹ thuật thiết kế, xây dựng vận hành chúng mang lại lợi ích không nhỏ kinh tế quốc dân nói chung ngành điện công nghiệp nói riêng - Để đảm bảo cho việc cung cấp điện tốt đòi hỏi phải xây dựng hệ thống điện gồm khâu sản xuất, truyền tải phân phối điện hoạt động cách thống với Trong trạm biến áp đóng vai trò quan trọng muốn truyền tải điện xa giảm điện áp xuống thấp cho phù hợp nơi tiêu thụ ta dùng biến áp kinh tế thuận tiện - Công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng việc xây dựng đất nước Khi xây dựng thành phố, khu công nghiệp, nhà máy, vùng kinh tế trọng điểm… phải nghỉ đến hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt người, cung cấp cho thiết bị khu vực kinh tế nhà máy - Tính phức tạp trạm biến áp đặt trưng cấu trúc nó, mà phải dự báo phát triển tương lai phân cấp không gian tính đa tiêu cần thoả mãn không tồn mâu thuẩn chúng ( vốn đầu tư nhỏ, độ tin cậy cao, thời gian xây dựng ngắn chất lượng điện tốt) - Quyển luận án thực kết học tập với hướng dẫn tận tình thầy PHAN KẾ PHÚC tài liệu tham khảo LỜI CẢM ƠN  Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ thầy cô khoa Điện – Điện Tử cung cấp kiến thức cần thiết ngành điện công nghiệp trình học trường Với kiến thức lý thuyết học trường, tài liệu tham khảo học hỏi người làm công việc thiết kế Tuy nhiên trình thiết kế tránh khỏi sai sót kiến thức hạn chế Rất mong đóng góp ý kiến nhận phê bình thầy cô Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy PHAN KẾ PHÚC thầy cô môn điện công nghiệp giúp em hoàn thành tập luận án Sinh Viên Nguyễn Văn Bé Tám TÀI LIỆU THAM KHẢO MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP TẬP I VÀ II THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP SỔ TAY TRA CỨU CÔNG NGHIỆP CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO KHÁC CẨM NANG ĐÓNG CẮT CỦA HÃNG ABB BÙI NGỌC THƯ HUỲNH NHƠN NGUYỄN HOÀNG VIỆT PHAN THỊ THANH BÌNH DƯƠNG LAN HƯƠNG PHAN THỊ THU VÂN HOÀNG VIỆT NGUYỄN HỮU KHÁI MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP -1 I/ Giới thiệu tổng quát trạm biến áp -1 II/ Phân loại III/ Các yêu cầu thiết kế trạm biến áp -2 IV/ Vị trí đặt trạm -3 V/ Nhiệm vụ trạm biến áp thiết kế -3 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI -4 I/ Cân công suaát II/ Đồ thị phụ tải trạm -4 CHƯƠNG III: CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM I/ Tổng quát II/ Các dạng sơ đồ cấu trúc trạm -9 III/ Các dạng sơ đồ nối điện - 14 CHƯƠNG IV: CHỌN MÁY BIẾN ÁP - 19 I/ Tổng quát 19 II/ Chọn máy biến áp cho traïm 20 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO TRẠM BIẾN ÁP - 25 I/ Các vấn đề chung - 25 II/ Tính toán ngắn mạch ba pha cho phương án - 28 CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 35 I/ Khái niệm 35 II/ Các công thức tính toán - 35 III/ Tính toán tổn thất điện cho phương án - 36 IV/ Tính toán tổn thất điện cho phương án - 37 CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN CHO MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 39 I/ Khái niệm chung 39 II/ Lựa chọn máy cắt dao cách ly - 46 CHƯƠNG VIII: SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN - 47 I/ Tổng quát 47 II/ So sánh kinh tế kỹ thuật chọn phương án 48 CHƯƠNG IX:LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN - 52 I/ Tổng quát 52 II/ Choïn góp dẫn - 52 III/ Chọn máy biến dòng điện (BU) biến điện áp (BI) 61 IV/ Lựa chọn chống sét van - 67 V/ Lựa chọn sứ cách điện 69 CHƯƠNG X: ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP - 72 I/ Khái niệm chung 72 II/ Nguồn tự dùng traïm 72 III/ Choïn công suất máy biến áp tự dùng 72 IV/ Chọn cáp CB hạ áp - 73 CHƯƠNG XI: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT TRẠM BIẾN ÁP - 74 I/ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 74 II/ Các phương án thiết kế bảo vệ chống sét 75 III/ Tính toán cụ thể chống sét đánh trực tiếp vào trạm - 79 CHƯƠNG XII: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM 90 I/ Giới thiệu số loại rơle thường dùng trạm biến áp - 90 II/ Tính toán dòng ngắn mạch trạm biến áp - 93 CHƯƠNG XIII: LỰA CHỌN RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 100 I/ Bảo vệ góp 22KV 100 III/ Bảo vệ máy biến áp ba cuộn daây -102 CHƯƠNG XIV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 106 I/ Khái niệm chung -106 II/ Các yêu cầu kỹ thuật thiết kế hệ thống nối đất cho trạm 106 III/ Tính toán nối đất cho trạm biến áp -107 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1- GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP: - Trạm biến áp công trình dùng để chuyển đổi điện từ cấp sang cấp khác, để chuyển tải phân phối cho trạm biến áp khác Đường dây tải điện, trạm biến áp máy phát điện tạo thành hệ thống truyền tải thống trạm biến áp phụ thuộc vào hệ thống điện nhu cầu truyền tải phụ tải để đảm bảo tính cung cấp điện cao - Khi thiết kế trạm biến áp phải đảm bảo sau cho phụ tải liên tục cung cấp điện Đây vấn đề quan trọng thiết kế Hạn chế tối đa cố xảy điện Đồng thời thết kế ta phải dự báo phụ tải phát triển tương lai Vì thiết kế trạm phải có hai nguồn cung cấp trở lên trạm phải có dự trữ kể máy biến áp dự phòng nguồn điện phải có khả truyền tải cho 2- CÁC YÊU CẦU CHÍNH KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP: - Khi thiết kế trạm biến áp mục tiêu nhiệm vụ thiết kế phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ điện thoả mãn chất lượng điện cung cấp liên tục, đảm bảo đủ điện áp…  Một phương án cung cấp điện xem hợp lý thỏa mãn điều kiện sau  Vốn đầu tư nhỏ, ý đến tiết kiệm ngoại tệ vật tư  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Thuận tiện cho vận hành mở rộng trạm  Tổn thất công suất máy biến áp phải nhỏ  Nên người thiết kế phải biết so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật phương án để chọn phương án tối ưu  Các yêu cầu thiết kế trạm biến áp  Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu điện khu vực từ lựa chọn phương án cung cấp điện  Xác định phương án nguồn, vị trí, công suất loại nguồn đến trầm quan trọng trạm  Xác định cấu trúc mạng điện  Chọn giải pháp công nghệ sơ đồ nối điện chính, tính toán ngắn mạch chống sét cảm ứng điện từ , đo lường điều kiện cần thiết phải tính toán tiêu kinh tế kỹ thuật thiết kế trạm -VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM - Vị trí đặt trạm thõa mãn yêu cầu sau - Gần tâm phụ tải, gần đường ôtô thuận tiện cho việc chuyên chở thiết bị đến trạm đặt biệt máy biến áp, gần công trình phục vụ công cộng đường cấp thoát nước, đường dây thông tin liên lạc, chữa cháy… - Trạm biến áp thiết kế tập đồ án đặt tỉnh Tiền Giang hướng từ Thành Phố Mỹ Tho vế Cai Lậy cạnh quốc lộ I cách khu công nghiệp Mỹ Tho khoảng 2km Trạm nhận điện từ nguồn đến từ Thành Phố Hồ Chí Minh từ Cai Lậy lên tất thiết bị cao áp đặt trời, thiết bị trung áp đặt nhà - NHIỆM VỤ CỦA TRẠM BIẾN ÁP ĐƯC THIẾT KẾ: - Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp thiết kế trạm biến áp trung gian Tiền Giang 220KV/110KV - Công suất hệ thống 6000MVA - Dòng điện nắng mạch từ Thành Phố Hồ Chí Minh đến Tiền Giang 30(KA) ( 220KV ) từ Cai Lậy lên 27KA ( 220KV )  Thiết kế sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt  Thiết kế chống sét, hệ thống nối đất cho trạm  Thiết kế bảo vệ rơle CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI 1- Đồ thị phụ tải cấp 22KV: Smax =20 MVA cos  = 0,8 Uñm = 22 KV P = Scos  Q = Ptg  S= P2  Q2 Bảng cân công suất cấp điện áp 22KV STT Thời gian (giờ) P = Scos  (MW) Q = Ptg  (MVar) 06 68 11,2 8,4 S= P2  Q2 (MVA) 10 14 12,8  12 9,6 12  14 15,2 14  18 16 18  22 22  24 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 22KV: 9,6 7,2 11,4 12 16 12 19 20 10 S(MVA) % 100 90 80 70 60 50 20 19 16 14 12 10 10 12 14 18 22 24 t(giờ) 2- Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110KV: Smax = 120KV cos  = 0,8 Uñm = 110KV P = Scos  Q = Ptg  S= P2  Q2 Bảng cân công suất cấp điện áp 110KV STT Thời gian (giờ) P = Scos  (MW) Q = Ptg  (Mvar) 04 48  12 12  16 52 72,8 83,2 62,4 39 54,6 62,4 46,8 S= P2  Q2 (MVA) 65 91 104 78 93,6 16  18 104 18  22 62,4 22  24 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110KV: 70,2 78 46,8 117 130 78 S(MVA) 130 100 117 90 104 80 91 70 78 60 78 65 50 12 16 18 22 24 t(giờ) 3- Đồ thị phụ tải toàn trạm - Đồ thị phụ tải qua máy biến áp đồ thị phụ tải toàn trạm P  toàn trạm = P  qua MBA = P1 + P2 Q toàn trạm = Q qua MBA = Q1 + Q2 Si  P2i  Q2i Bảng cân công suất toàn trạm STT Thời gian (giờ) P = Scos  (MW) Q = Ptg  (MVAR) 04 46 68  12 12  14 14  16 60 80,8 84 96 72 77,6 45 60,6 63 72 54 58,2 S= P2  Q2 (MVA) 75 101 105 120 90 97 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp STT Điểm ngắn NM pha maïch (KA) N1 5,94 N2 5,68 N3 13,73 Chế độ làm việc cố 2: NM pha (KA) 4,7 3,92 11,88 NM pha (KA) 5,4 4,53 13,73 STT NM pha (KA) 11,54 2,94 7,45 NM pha (KA) 13,32 3,39 8,6 Điểm ngắn mạch N1 N2 N3 NM pha (KA) 13,6 4,08 8,6 CHƯƠNG XIII LỰA CHỌN RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP I – BẢO VỆ THANH GÓP 22KV: - Bảo vệ so lệch dọc không hoàn toàn (87B): 50/51 - Nhiệm vụ bảo vệ: bảo vệ chống ngắn mạch góp phân đoạn 22KV - Cơ chế tác động: có ngắn mạch góp 22KV bào vệ tác động cắt phân đoạn sử dụng kháo liên kết để kịp thời cách ly với góp lại không ngắn mạch - Rơle sử dụng 7SJ60 Sơ đồ bảo vệ: SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 100 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp 50/51N 50/51N 52 52 52 50/51N 50/51N 50/51N 50/51N - Chế độ bảo vệ cắt nhanh (50) - Dòng điện làm việc xuất tuyến Imax = Icb = S pt * * U dm  20 * * 22  131( A) - Chọn tỷ số biến dòng nBI = 400/5 - Chọn dòng danh định rơle: Ir = 5A - kat: hệ số an toàn, chọn kat = 1,3 Ingmax = 16100(A) - Dòng khởi động: Ikđ = k at * I ng max n BI = 1,3 * 16100 *  156( A) 400 - Chọn dòng đặt cắt nhanh là: Iđ50 = 156(A) - Chế độ bảo vệ dòng cực đại (51) - Dòng điện khởi động + kat: hệ số an toàn, kat = 1,3 + kmm: hệ số mở máy, kmm = +ktv: hệ số trở về, ktv = 0,9 I kd  k at * k mm * I lv max 1,3 *1 *131 * =  2,36( A) k tv * n BI 0,9 * 400 - Đặt dòng điện khởi động cho rơle Iđ51 = 2,36(A) SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 101 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp - Kiểm tra độ nhạy: - Trong đó: dòng điện ngắn mạch nhỏ vùng bảo vệ - Tra bảng tống kết tính toán ngắn mạch ta coù: Inmin = 11500(A) knh = I N 11500 * =  60,9 I kd * n BI 2,36 * 400 - Trong đó: dòng điện ngắn mạch nhỏ vùng bảo vệ - Vậy knh =60,9 > 1,5  đạt yêu cầu - Chế độ bảo vệ chống chạm đất (51N): - Dòng điện khởi động: - I(3)Nmax: dòng điện ngắn mạch lớn vùng bảo vệ - Từ bảng tổng kết tính toán ngắn mạch ta có I(3)Nmax = 16100(A) - kđn: hệ số đồng nhất, kđn = - fi: sai số biến dòng, chọn fi = 0,1 k at * k dn * f i * I ( 3) N max 1,3 * * 0,1 *16100 *  26,1( A)  Ikđ = 400 n BI - Đặt dòng khởi động cho rơle: Iđ51 = 26,1(A) - Kiểm tra độ nhạy - I0min dòng điện thứ tự không nhỏ vùng bảo vệ - Từ bảng tổng kết tính toán ngắn mạch chương ta có 3*I0min =8,6(KA) = 8600(A) - knh = * I 8600 *   4,1 I kd * n BI 26,1 * 400 - Vậy ta có knh = 4,1 >1,5  đạt yêu cầu II- BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY: - Sơ đồ bảo vệ: 220KV 50/ 51 87T SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám 22KV 50/ 51 Trang 102 50/ GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp       -Bảo vệ cắt nhanh, rơle sử dụng 7SJ60 gồm rơle: Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) Bảo vệ dòng cắt nhanh, chống chạm đất (50N) Bảo vệ dòng có chỉnh định thời gian (51) Bảo vệ dòng, chống chạm đất có thời gian trễ (51) Rơle bảo vệ nhiệt máy biến áp (49) Bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46) - Bảo vệ so lệch máy biến áp, rơle sử dụng 7SJ60 gồm rơle: - Rơle so lệch máy biến áp (87T) - Rơle định hướng công suất điện áp (87) - Tính toán bảo vệ:  Phía 220KV: - Dòng định mức Iñm = S dm * U dm  125 * 220  328( A) - Dòng cưỡng bức: Iđm = 2*Iđm = 2*328 = 656(A)(khi có máy biến áp làm việc) - Chọn nBI = 400/5  Phía 110KV: - Dòng định mức Iđm = S dm * U dm  125 * 110  656( A) - Dòng cưỡng bức: Iđm = 1,4*Iđm = 1,4*656 = 918(A)(khi có máy biến áp làm việc) - Chọn nBI = 600/5 SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 103 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp  Phía 22KV: - Dòng định mức Iđm = S dm * U dm  125 * 22  3280( A) - Dòng cưỡng bức: Iđm = 1,4*Iđm = 1,4*3280 = 4592(A)(khi có máy biến áp làm việc) - Chọn nBI = 800/5 - Tính dòng khởi động: I kd  k at * k kck * k nh * f i * I ng max n BI (1) - Trong kkck: hệ số xét đến ảnh hưởng thành phần không chu kỳ dòng ngắn mạch (kkck =  3) Ingmax = 16,1(KA) = 16100(A) - Theo công thức (1) 1,3 * 2,5 * 0,1 * 16100 *  65( A) 400 I kd  - Chọn dòng khởi động nhỏ Ikđmin= (10% - 50%)Ir Chọn Ikđmin = 0,3*Ir = 0,3*5 = 1,5(A) - Kiểm tra độ nhạy: - Dòng ngắn mạch nhỏ vùng bảo vệ vào rơle: I N  I N 11500   28,7( A) n BI 400 - Dòng hãm qua rôle Ih = I N 28,7  14,37( A) 2 - Dựa vào đặt tuyến khởi động rơle xác định dòng khởi động rơle giao điểm hai đường: Ikđtt = Ikđmin + 0,2*Ih = 1,5 + 0,2*14,37 = 4,3(A) - Độ nhạy rơle: k nh  I N 28,7  6,56  1,5  đạt yêu cầu  I kdtt 4,3 - Bảo vệ so lệch thứ tự không: Ingmax = 16100(A) - Theo công thức (1)  Ikđ = 65(A) - Độ nhạy knh = 3I I kd * n BI - Với 3I0min : dòng thứ tự không nhỏ xảy ngắn mạch chạm đất: SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 104 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp - Tra bảng tổng kết tính toán ngắn mạch ta có: 3I0min = 13,6(KA) = 13600(A) knh = 13600 *  2,6 > 1,5  đạt yêu cầu 65 * 400 - Bảo vệ chống chạm đất phía hạ áp máy biến áp(51N): - Từ bảng tổng kết tính toán ngắn mạch dòng ngắn mạch lớn qua BI là: Icđmax = 13,73(KA) = 13730(A) - Chọn dòng chạm đất báo tín hiệu: Ibth = 25(A) -Chọn dòng chạm đất khởi động cắt: Ikđcắt = 5%*Icđmax = * 13730  686,5( A) 100 - Chọn BI có nBI = 50/5 chọn dòng danh định rơle Ir = 5(A) - Dòng đặt báo tín hiệu: Iđặt = 25 *  2,5( A) 50 - Dòng đặt cắt: Icắt = 13730(A) - Đặt thời gian cắt: tcắt = 0,2(s) - Bảo vệ tải máy biến áp: + Bảo vệ có hai cách tác động: + Báo tín hiệu tải nằm phạm vi cho phép + Đưa tín hiệu cắt máy cắt: tải vượt mức cho phép + Dòng định mức hạ máy biến áp: - Dòng định mức: Iđm = S dm * U dm  125 * 10 3 * 22  3,28( KA)  3280( A) - Dòng cưỡng Icb = 1,4*Iđm = 1,4*3280 = 4592(A) (khi máy biến áp bị cố) - Chọn dòng danh định rơle Ir = 5(A) - Chọn BI có nBI = 800/5 - Dòng khởi động báo tín hiệu: Ikđbth = I dmH 3280 *   20,5( A) n BI 800 - Chọn dòng đặt báo tín hiệu: Iđặt = 20,5(A) - Giá trị khởi động cắt: Ikđcắt = I cb 4592 *   28,7( A) n BI 800 - Thời gian cắt: tcắt = 1(s) SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 105 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp Tóm lại: Vì thời gian có hạn tài liệu tham khảo hạn chế nên tập luận án yêu cầu tính toán bảo vệ rơle cho góp 22KV bảo vệ cho máy biến áp CHƯƠNG XIV THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT I- KHÁI NIỆM CHUNG: - Tác dụng nối đất để tản vào đất dòng điện cố ( rò cách điện, dòng ngắn mạch chạm đất dòng điện sét) giữ cho điện phần tử nối đất thấp theo chức Nối đất hệ thống điện chia làm loại SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 106 Luận n Tốt Nghiệp GVHD: Phan Kế Phúc + Nối đất làm việc: - Có nhiệm vụ đảm bảo làm việc trang thiết bị điện điều kiện bình thường cố theo chế độ qui định Đó nối đất điểm trung tính cuộn dây máy phát, máy biến áp công suất máy bù, nối đất máy biến áp đo lường nối đất hệ thống pha đất +Nối đất an toàn: - Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người phục vụ cách điện bảo vệ hư hỏng gây rò điện, vỏ cáp, nối đất kết cấu kim loại trang thiết bị phân phối điện +Nối đất chống sét: - Nhằm tản dòng điện sét vào đất, giữ cho điện phần tử nối đất không cao, để hạn chế phóng điện ngược từ phần tử đến phận mang điện trang thiết bị điện khác II-CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM : 1.Các yêu cầu kinh tế kỹ thuật: - Hệ thống nối đất có trị số điện trở bé thực tốt nhiệm vụ tản dòng điện cố đất giữ điện thấp phần tử nối đất + Đối với nối đất làm việc, trị số điện trở nhỏ  + Đối với nối đất an toàn, trị số điện trở trang thiết bị điện trường hợp vào khoảng 0,5  + Đối với nối đất chống sét điện trở tản nhỏ 10  + Như vậy, trạm biến áp 220KV có nối đất làm việc, nối đất an toàn nối đất chống sét nối chung Do đó, hệ thống nối đất cho toàn trạm phải nhỏ 0,5  theo qui phạm -Việc bảo vệ chống sét, chân cột có đặt kim thu sét phải đặt số cọc nối đất để tản dòng điện sét, nối vào lưới trạm - Để đảm bảo an toàn cho trạm, thông thường phải đặt lưới đẳng cách mặt đất 0,6m – 0,8m, với bước lưới không 10m, thường bước lưới bố trí - Điện trở nối đất toàn hệ thống theo qui phạm phải < 0,5  Điện áp bước điện áp tiếp xúc phải nhỏ mức cho phép 2- Kết cấu hệ thống nối đất: - Hệ thống nối đất bao gồm cọc mạ kẽm đồng liên kết với thành mạch vòng rãi mặt trạm SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 107 Luận n Tốt Nghiệp GVHD: Phan Kế Phúc - Chọn tiết diện cọc phải đảm bảo khả truyền dòng ngắn mạch, đảm bảo độ bền, có tính đến khả ăn mòn độ bền thi công ( thời gian ăn mòn khoảng 100 năm) - Theo qui phạm nối đất nước ta qui định: - Cọc sử dụng thép không rỉ, đường kính 3- 6cm, dài – 3m - Thanh sử dụng thép dẹp, tiết diện 5x40mm2 tròn đường kính 10 – 20 mm III- TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP: - Khi tính toán hệ thống nối đất phải kể đến thành phần nối đất tự nhiên kết cấu kim loại đất, để đến phần tử nối đất đường dây nối đến trạm Tổng hợp phần tử có điện trở tản tự nhiên, ký hiệu Rtn - Thành phần thiết kế nối đất gọi nối đất nhân tạo (NĐNT), có điện trở tản nhân tạo, ký hiệu Rnt.Theo qui phạm điện trở tổng toàn hệ thống nối đất phải thoả mãn yêu cầu: R *R R  nt tn  0,5 Rnt  Rtn - Rtn = 500 RC = 10   < 500 - Giả sử  đo = 120 .m - Suy ra: RC = 10  - Xác định: RCS = k*r0*L - k: hệ số phụ thuộc vào số dây chống sét đường dây - Đường dây có dây chống sét k = - Đường dây có hai dây chống sét k = ½ - r0: Điện trở đơn vị dài dây chống sét bảng - L: Chiều dài trung bình khoảng vượt - Với trạm biến áp 220KV có khoảng vượt trung bình 300m, cấp 110KV khoảng vượt 200m Sử dụng chung dây chống sét có hai cấp điện áp loại dây chống sét TK-50 có r0 = 0,003  / m + k = đường dây có dây chống sét +Từ đó: RCS(220) = 1*0,003*300 = 0,9( ) RCS(110) = 1*0,003*200 = 0,6( ) +Tính điện trở tản tự nhiên : RTN = RCS-C/n - Trong đó: n: số đường dây nối vào trạm Cấp 220KV có đường dây nối vào trạm, n = Cấp 110KV có đường dây nối vào trạm, n = - Đối với cấp 22KV mức cách điện xung nhỏ so với 280KV nên ta tách rời phần nối đất cấp Suy RCS(220) = 10  2,58() 10   0,9 RTN(220) = 2,58/2 = 1,29( ) RCS(110) = 10 10   0,6  2,17() RTN(110) = 2,17/2 = 1,08( ) RTN  RTN ( 220 ) * RTN (110 ) RTN ( 220 )  RTN (110 )  1,29 * 1,08  0,58() 1,29  1,08 2- Nối đất nhân tạo: SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 109 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp - Tính nối đất nhân tạo sử dụng phương pháp gần đúng: - Tính vòng nối đất bao gồm dẫn nối đất, từ dạng nối đất đơn giản đến phức tạp ven chu vi trước xem thử có đạt yêu cầu không đạt yêu cầu nối bổ sung cột thu sét - Tính toán nối đất bổ sung chân cột thu sét, nhiên để hợp lý với mặt kinh tế ( tốn vật liệu thi công khó khăn ), ta tính toán nối đất bổ sung từ dạng đơn giản dùng tia , tia tia 3-Tính toán cụ thể: - Mạch vòng nối đất có dọc theo chu vi trạm, cách hàng rào trạm m phía - Điện trở mạch vòng  tt k *l RV  Rt  * * ln t *  * l d * t0 - Trong đó: l : chiều dài tổng điện cực (nếu mạch vòng lấy chu vi) d : đường kính điện cực, dùng sắt dẹp thay d = b/2 b : bề rộng sắt dẹp t0: độ chôn sâu k :hệ thống phụ thuộc cách bố trí ngang có tính đến hiệu ứng che, bảng – xác định thực nghiệm sách kỹ thuật cao áp II  tt điện trở suất tính toán  tt   đo*km  đo: điện trở suất đất giả sử  đo = 120( .m) km: hệ số mùa, phụ thuộc vào loại đất, loại điện cực, độ chôn sâu Trị số cho bảng – 3, sách kỹ thuật cao áp II km =1,6 ứng với đất khô, thanh, vòng chôn ngang độ chôn sâu 0,8m  tt   ño*km = 120*1,6 = 192( .m) l : chiều dài ven chu vi trạm l = 2*(l1+l2) l1: chiều dài trạm l1 = 146,5(m) l2: chiều rộng trạm l2 = 110(m) l = 2*(146,5+110) = 513(m) l1/l2 = 146,5/110 = 1,3 - Tra hệ số k sách kỹ thuất cao áp II bảng – k = 5,81 SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 110 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp - Chọn có kích thước 50mm (bề dày) d = b/2 = 25mm Suy đường kính dẫn d = 0,025m - Độ chôn sâu t0 = 0,8m -  t : hệ số sử dụng điện cực nối ngang vòng cách điện cực đứng (được tra sổ tay tra cứu công nghiệp, bảng 8- trang 414)  t = 0,26 192 5,81 * 513 RV  Rt  * * ln  4,1 0,26 * 3,14 * 513 0,025 * 0,8 - Tính điện trở tản cọc:  tt * l c 4t  l c rc  * (ln  ln ) * * l2 d 4t  l c - Sử dụng công thức bảng – sách kỹ thuật cao áp tập II - Trong đó:  tt   đo*km - Tra bảng – sách kỹ thuật cao áp II Suy km = 1,4 (cọc chôn đứng ứng với đất khô độ chôn sâu 0,8m)  tt  120 *1,4  168(.m) lc: chieàu dài cọc chọn chiều dài cọc lc = 3m d : đường kính điện cực t = t0 + lc , t độ chôn sâu cọc t0 : cọc chôn độ sâu t0 = 0,8(m) - Vậy t =0,8 + =2,3(m) - Chọn cọc dùng thép góc 50x50x5mm d = 0,9b = 0,9*0,05 = 0,0475(m) rc  168 2*3 * 2,3  * (ln  ln )  46,1() * 3,14 * 0,0475 * 2,3  + Chọn sơ số cọc chôn vào mạch vòng trạm - Khoảng cách điện cực (a) chọn lớn tốt không nhỏ chiều dài cọc Thông thường tỷ số điện cực cọc với chiều dài chọn 1, - Suy ra: a/lc =  a = lc*2 = 2*3 = 6(m) Vậy chọn a = 6(m) - Chu vi mạch vòng trạm biến áp: CV = 513(m) - Số cọc xác định sơ sau: n= CV 513   85,5 (cọc) a SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 111 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp - Chọn n = 86 (cọc) - Tính điện trở nối đất hệ thống cọc mạch vòng sau: Rc  rc c * n - Trong đó: n : số cọc  c : hệ số sử dụng cọc theo chu vi mạch vòng không sét ảnh hưởng điện cực tra bảng – sách tra cứu công nghiệp,  c = 0,69 Vaäy Rc  46,1  0,77() 0,69 * 86 - Điện trở tương đương hệ thống nối đất toàn mạch vòng trạm: - Bao gồm hệ thống cọc, đựơc bố trí ven chu vi trạm cách rào 3(m) có điện trở tương đương là: Rmv  Rt * Rc Rt  Rc - Trong ñoù: Rt = 4,1( ) Rc = 0,77( ) Rmv : điện trở mạch vòng toàn trạm Rmv = 4,1 * 0,77  0,64() 4,1  0,77 Tính điện trở nối đất bổ sung: - Để tản dòng điện sét thuận lợi giảm điện trở tản tần số công nghiệp, theo qui phạm nối đất cho trạm phân phối trời, nối đất an toàn nối chung với nối đất chống sét chân cột thu sét xà đỡ dây chống sét đường dây nối vào trạm phải nối đất bổ sung - Chọn nối đất bổ sung hổn hợp cọc dạng tia đối xứng Cọc sử dụng có mạ đồng đường kính d = cm có chiều dài cọc lc = m cọc nối dây đồng trần có  = 120 mm2 , chiều dài 2,5m tia - Điện trở tản bổ sung nối đất hỗn hợp cột thu sét tính sau: rbx  rt * rcbs rt  rc bs - Trong đó: rc : điện trở tản bổ sung hỗn hợp cọc nối hình tia (3 tia) rt : điện trở tản bổ sung hổn hợp nối đất hình tia (3 tia) - Tính điện trở cọc bổ sung: SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 112 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp rcbs  rc c * m rc: điện trở nối đất cọc  c : hệ số sử dụng cọc tra bảng – sách kỹ thuật cao áp II   c  0,9 - Tính điện trở tản cọc:  tt * l c 4t  l c rc  * (ln  ln ) *  * l2 d 4t  l c - Sử dụng công thức bảng – sách kỹ thuật cao áp tập II - Trong đó:  tt   đo*km - Tra bảng – sách kỹ thuật cao áp II Suy km = 1,15 (ứng với đất khô cọc chôn đứng độ chôn sâu 0,8m)  tt  120 *1,15  138(.m) lc: chiều dài cọc chọn chiều dài cọc lc = 3m d : đường kính điện cực t = t0 + lc , t độ chôn sâu cọc t0 : cọc chôn độ sâu t0 = 0,8(m) - Vậy t = 0,8 + =2,3(m) - Chọn cọc dùng thép góc 50x50x5mm d = 0,9b = 0,9*0,05 = 0,0475(m) 138 2*3 * 2,3  * (ln  ln )  37,9() * 3,14 * 0,0475 * 2,3  37,9   14() 0,9 * rc  - Vaäy rcbs - Tính điện trở bổ sung:  tt k *l2 rt  * * ln t *  * l d * t0 -  t heä số sử dụng thanh, tra sách tra cứu công nghieäp trang 414   t  0,92 -  tt   đo*km, mà km = 1,2 tra sách kỹ thuật cao áp II km = 1,2 dùng cho nối đất chống sét  tt  120 *1,2  144(.m) - k: hệ số phụ thuộc vào cách bố trí k = - l: tổng chiều dài l = 3*2,5 = 7,5(m) SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 113 GVHD: Phan Kế Phúc Luận n Tốt Nghiệp - d: đường kính dẫn, dẫn dẹp có bề rộng b = (cm) đường kính trung bình : - d = 0,5*b = 0,5*0,05 = 0,025(m) - t0: độ chôn sâu, choïn t0 = 0,8(m) 144 7,5 rt  * * ln  26,1() 0,92 * 3,14 * 7,5 0,025 * 0,8 - Điện trở tản sung cột thu sét: rbs  rcbs * rt 26,1 *14   9,1() rcbs  rt 26,1  14 - Điện trở tản bổ sung toàn trạm tính theo công thức Rbs = rbs 9,1   0,39() n 23 - Với n = 23 tổng số cột đặt kim thu sét toàn trạm 4- Điện trở nối đất nhân tạo tương đương toàn trạm: - Là điện trở nối đất tương đương hệ thống nối dất mạch vòng ven chu vi trạm hệ thống nối đất bổ sung chân cột thu sét RNT = Rmv * Rbs Rmv  Rbs - Trong : Rmv = 0,64( ) Rbs = 0,39( ) RNT = 0,64 * 0,39  0,24() 0,64  0,39 5- Điện trở tản xung toàn trạm: - Sau tính toán điện trở nối đất tự nhiên điện trở nối đất nhân tạo trạm, ta có điện trở tương đương toàn trạm là: - Trong đó: RTN = 0,58(  ) RNT = 0,24(  ) R= RTN * R NT 0,58 * 0,24   0,16() RTN  R NT 0,58  0,24  Thoûa điều kiện nối đất toàn trạm SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 114 ... lên tất thiết bị cao áp đặt trời, thiết bị trung áp đặt nhà - NHIỆM VỤ CỦA TRẠM BIẾN ÁP ĐƯC THIẾT KẾ: - Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp thiết kế trạm biến áp trung gian Tiền Giang 220KV/ 110KV - Công... tất thiết bị cao áp đặt trời, thiết bị trung áp đặt nhà V - NHIỆM VỤ CỦA TRẠM BIẾN ÁP ĐƯC THIẾT KẾ: - Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp thiết kế trạm biến áp trung gian Tiền Giang 220KV/ 110KV - Công... cho II- PHÂN LOẠI 1- Theo nhiệm vụ: - Trạm biến áp trung gian : Là trạm lấy điện từ hệ thống 220KV, 110KV cung cấp cho trạm biến áp nhỏ như :110KV, 35KV, 22KV Nói cách khác trạm biến áp trung gian