luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp khu vực 110kv - 22kv bắc bình chánh

LỜI MỞ ĐẦU  Hiện nay ,đất nước ta đang trên đường công nghiệp hoá,hiện đại hoá, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng.Nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngà

KHOA ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

GVHD : PHAN KẾ PHÚC LỚP : 00ĐĐC01

MSSV : 00ĐĐC104

NIÊN HỌC 2000 _ 2005 TP.Hồ Chí Minh Ngày 22-1 -2005

LỜI MỞ ĐẦU



Hiện nay ,đất nước ta đang trên đường công nghiệp hoá,hiện đại hoá, đời sống

nhân dân được nâng cao nhanh chóng.Nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngày càng tăng.Vì vậy,công nghiệp điện lực giữ vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và ổn định xã hội.Để đảm bảo cho việc cung cấp điện được tốt ,đòi hỏi phải xây dựng được một hệ thống điện gồm các khâu sản xuất ,truyền tải ,phân phối điện năng và hoạt động một cách thống nhất với nhau Trong đó , Trạm Biến Aùp có vai trò quan trọng.Vì muốn truyền tải điện năng đi xa ta phải tăng điện áp và sau đó giảm điện áp xuống thấp cho phù hợp với nơi tiêu thụ.Dùng biến áp tiện lợi và kinh tế

Năng lượng là một trong những yếu tố rất quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu trong các lĩnh vực : công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt Một lực lượng đông đảo cán bộ khoa học kỹ thuật trong ngành điện đang tham gia thiết kế và lắp đặt các công trình cung cấp điện

Thiết kế một hệ thống nhà máy điện và trạm biến áp là một việt làm khó, một công trình điện dù nhỏ cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt những chuyên ngành : cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn điện Ngoài ra người thiết kế còn có sự hiểu biết về xã hội, về môi trường, về đối tượng cấp điện Công trình thiết kế dư thừa sẽ gây lãng phí nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn đầu tư Công trình thiết kế sai do thiếu hiểu biết hay chạy theo lợi nhuận sẽ gây ra hậu quả như : gây sự cố mất điện, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tài sản của nhân dân

Luận văn “Thiết Kế Trạm Biến Áp” ở đây được trình bài những bước thiết kế cơ bản cần thiết, dẫn ra từ những công thức tính toán cơ bản để lựa chọn những phần tử của hệ thống thích hợp cho trạm điện Thiết kế trạm biến áp nhằm giúp sinh viên chúng ta làm quen với công việc thiết kế và còn giúp cho mỗi bản thân chúng ta có một tác phong làm việc độc lập

Do thời gian và tài liệu còn hạn chế, hơn nữa kinh nghiệm thực tiễn của em chưa có nhiều nên đồ án thiết kế này không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý và nhận xét của thầy cô và các bạn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô trong khoa Điện -Điện Tử và đặc biệt là thầy Phan Kế Phúc đã tận tình hướng dẫn,chỉ bảo và động viên em trong suốt quá trình thực hiện Luận Văn Tốt Nghiệp này

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP



I Khái quát và phân loại trạm:

Trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, điện năng đóng vai trò quan trọng, nó ảnh hưởng rất nhiều đến các ngành công nghiệp khác Khi xây dựng một nhà máy, khu kinh tế, khu công nghiệp, ,thì trước tiên phải xây dựng hệ thống cung cấp điện nhằm cung cấp điện năng cho sản xuất và cho nhu cầu sinh hoạt của con người Một hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, trạm phân phối, các khâu này tạo thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng một cách thống nhất, trong đó trạm biến áp đóng vai trò quan trọng dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác

Trạm biến áp giảm áp có hai loaiï:

 Trạm biến áp trung gian hay trạm biến áp chính : là trạm nhận điện áp từ hệ thống có điện áp từ 220 KV đến 22KV biến đổi xuống 10 KV, 6 KV

 Trạm biến áp phân phối : trạm này sẽ nhận điện từ trạm trung gian đưa đến biến đổi thành điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải

Nhiệm vụ của đồ án này là thiết kế trạm biến áp khu vực 110 KV/ 22 KV Về phương diện cấu trúc có thể phân thành hai trạm :

 Trạm biến áp đặt ngoài trời : các thiết bị được đặt ngoài trời, với loại trạm này cần phải có mặt bằng rộng và phải ở nơi ít bụi

 Trạm biến áp đặt trong nhà : các thiết bị được đặt trong nhà, đối với loại trạm này thì chi phí vốn đầu tư tăng cao và ít tốn mặt bằng

II-Kết cấu của trạm biến áp:

Một trạm biến áp cơ bản phải có máy biến áp,các thiết bị phân phối điện

Thiết bị phân phối gồm có thiết bị phân phối cao áp và thiết bị phân phối hạ áp thường bao gồm:

- Các khí cụ đóng cắt lưới điện:máy cắt,cấu dao,dao cách ly,áptomát

- Các khí cụ đo luờng:BU,BI,các đồng hồ đo A,V,Wh,Varh,cos

III-Yêu cầu khi thiết kế:

Mục tiêu cơ bản là đảm bảo cho các phụ tải luôn có điện và chất lượng tốt Để phương án thiết kế là hợp lý cần đặt ra các chỉ tiêu sau:

-Vốn đầu tư nhỏ

-Độ tin cậy cung cấp điện cao

-Chi phí vận hành hàng năm thấp

-Chất lượng điện tốt

-Vận hành an toàn đối với con người và thiết bị

Khi thiết trạm biến áp cung cấp cho phụ tải cần thực hiện các chỉ tiêu sau: -Xác định nhu cầu phụ tải nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng cần có để

chọn phương án cung cấp điện

- Xác định nguồn cung cấp từ đâu đến,vị trí,công suất, vai trò của trạm biến áp

-Chọn sơ đồ cấu trúc

-Chọn phương án kỹ thuật tốt,sơ đồ nối điện,đo lường,bảo vệ cho trạm

-Tính toán kinh tế từng phương án để chọn lựa chọn phương án tốt nhất

IV-Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế trạm biến áp khu vực 110KV/22KV có các thông số sau:

-Nhận điện từ 2 nguồn đến:Từ 2 trạm Hóc Môn và Phú Định, bằng 2

đường dây:2x60 km, Có công suất là:6000MVA dòng điện ngắn mạch

ở phía 110 KV Bình Chánh là:20KA

-Công suất dự kiến năm 2006 là 30MVA, tăng trưởng hàng năm

phụ tải điện ở Bình Chánh là 14%/năm.Đến năm 2018 không tăng nữa

-Chọn sơ đồ trạm,Mặt bằng-Mặt cắt

-Chống sét-nối đất-Bảo vệ rơle cho trạm

Đồ thị phụ tải biểu diễn sử dụng công suất

Từ số liệu của nhiệm vụ:Chọn 8 lộ ra cung cấp cho khu vực gần đó (2 lộ ra để cung cấp cho đường dây cáp ngầm.4 lộ ra cung cấp cho đường dây

trên không),2 lộ ra để hạ xuống cho tự dùng

 Trong đề tài thiết kế :phụ tải phát triển từ năm:2006-2018 không tăng nữa

- Năm 2006:công suất dự kiến là:Smax=30 MVA

- Đến năm 2018:công suất tăng trưởng sẽ lên đến là:Smax=144,54 MVA

-Giai đoạn 1:2006-2011:Smax=57,76(MVA);cos=0,86

- Giai đoạn 2:2012-2018:Smax=144,54(MVA);cos=0,88

Theo kết quả tình hình dân cư và căn cứ vào số liệu được cung cấp

của phòng quản lý kỹ thuật của khu vực Bắc Bình Chánh

Ta có được tình hình tiêu thụ điện trong một ngày của khu vực

Bắc Bình Chánh và khu công nghiệp

70 80

18 22 24

t(h) 100

S%

V-Trình tự thiết kế :

Theo số liệu đề bài ta thiết kế trạm biến áp theo trình tự sau :

Ta tiến hành thiết kế như sau:

Chương 1:Nhu cầu phụ tải cân bằng công suất và đồ thị phụ tải

Chương 2:Lựa chọn vị trí và mô hình xây dựng trạm

Chương 3:Chọn phương án thiết kế và sơ đồ cấu trúc

Chương 4:Chọn sơ đồ nối điện

Chương 5:Tính toán chọn máy biến áp

Chương 6:Tổn thất điện năng và tổn thất công suất

Chương 7:Tính toán dòng điện ngắn mạch,dòng bình thường,

dòng cưỡng bức

Chương 8:Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

Chương 9:So sánh tính kinh tế –kỹ thuật của các phương án

Lựa chọn phương án tối ưu

Chương 10:Thiết kế hệ thống tự động bảo vệ,Tính toán bảo vệ Rơle

Cho trạm biến áp

Chương 11:Chống sét và nối đất cho trạm

Chương 1:

NHU CẦU PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT và ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 

I-GIỚI THIỆU CHUNG:

Để thiết kế xây dựng một trạm biến áp bất kỳ,điều quan trọng trước hết ta phải xác định nhu cầu phụ tải của khu vực mà trạm biến áp đó cung cấp và khả năng mà nguồn điện lưới có thể đưa đến trạm.Việc làm này không chỉ có ý nghĩa quyết định vế mặt kỹ thuật mà có ý nghĩa quyết định về mặt kỹ thuật mà còn ý nghĩa về kinh tế,giúp cho ta tránh được những tổn phí không cần thiết khi xây dựng trạm

Theo thiết kế,Trạm Biến Áp khu vực 110 KV/22KV ở Bình Chánh nhận điện từ hệ thống điện Quốc Gia qua đường dây cung cấp 110 KV khu vực Bắc Bình Chánh, từ đây ta biến đổi từ 110KV xuống 22KV để cung cấp cho khu vực này

II-NHU CẦU PHỤ TẢI:

1-Khái niệm phụ tải điện:

Phụ tải điện là các thiết bị hay tập hợp các khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện năng để biến đổi thành các dạng năng lượng khác nhau như:quang năng,nhiệt năng,hoá năng ,cơ năng…

Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu,phụ tải có thể phân loại:

Theo tính chất:

-Phụ tải động lực:cung cấp cho các loại động cơ điện

-Phụ tải chiếu sáng

Theo khu vực sử dụng:

-Phụ tải công nghiệp:cung cấp cho khu công nghiệp

-Phụ tải nông nghiệp:cung cấp cho khu vực nông nghiệp

- Phụ tải sinh hoạt:cung cấp cho vùng dân cư tập chung

Theo mức độ quan trọng :

-Phụ tải loại 1:khi mất điện sẽ ảnh hưởng tới tính mạng con người,thiệt hại lớn cho nền kinh tế Quốc dân hoặc ảnh hưởng lớn tới chính trị

- Phụ tải loại 2:như mất điện có ảnh hưởng đến nền kinh tế,sản xuất nhưng không quan trọng như Phụ tải loại 1

- Phụ tải loại 3:Về nguyên tắc có thể mất điện trong thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến các hộ tiêu thụ

Việc tính toán thiết kế một trạm biến áp phụ thuộc rất nhiều vào mức độ chính xác của công tác thu thập,phân tích và dự báo nhu cầu của phụ tải trong hiện tại cũng như trong tương lai

Nếu việc ước lượng phụ tải quá lớn thì sẽ gây lãng phí

Ngược lại nếu ước lượng nhu cầu phụ tải quá nhỏ thì sẽ không đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện.Vì vậy ta có một số phương pháp dự báo như:

-Phương pháp tính hệ số vượt trước: Phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân,nói chung nó chính là tỉ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân

- Phương pháp tính trực tiếp: Phương pháp này là xác định nhu cầu điện năng của năm dự báo,dựa trên tổng sản lượng kinh tế của các nghành năm đó và suất tiêu hao điện năng với từng loại sản phẩm.Đối với những trường hợp không có suất tiêu hao điện năng thì xác định nhu cầu điện năng cho từng trường hợp cụ thể (công suất điện trung bình cho từng hộ gia đình,bệnh viện,trường học… )

- Phương pháp ngoại suy theo thời gian:là phương pháp nghiên cứu sự diễn biến của nhu cầu điện năng điện năng trong một thời gian quá khứ tương đối ổn định,tìm

ra một quy luật nào đó,rồi kéo dài quy luật ấy ra để dự đoán cho tương lai

- Phương pháp tương quan: Phương pháp này nghiên cứu mối quan hệ giữa điện năng tiêu thụ với sản lượng khác như :tổng giá trị sản lượng công nghiệp(đồng/năm),tổng sản lượng kinh tế quốc dân(đồng/năm).Nhiệm vụ phải tìm được hàm:y=f(x1 ,… xn)

- Phương pháp so sánh đối chiếu: So sánh đối chiếu nhu cầu phát triển điện năng của các nước hoặc các địa phương ở hoàn cảnh tương tự.Chỉ sử dụng phương pháp này khi mình không còn phương pháp dự báo nào nữa

- Phương pháp chuyên gia:Là tham khảo ý kiến của các chuyên gia.Sau đó gia công số liệu để lấy ý kiến

Dựa vào các phương pháp này sẽ tính toán dự báo được nhu cầu phụ tải chính xác hơn và sẽ biểu diễn thông qua đồ thị phụ tải để phục vụ cho công tác thiết kế trạm biến áp

II-CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

Cân bằng công suất là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có cân bằng hay không

Cân bằng công suất phụ tải đóng vai trò rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện hay thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không được bảo đảm nếu công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó.Vì vậy hệ thống phải cung cấp cho phụ tải lúc cực đại cũng như phụ tải làm việc lúc bình thường,có thể lớn hơn để dự trữ còn phát triển phụ tải sau này 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 sẽ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng Trong mạng điện thường tổn thất công suất phản kháng lớn hơn tổn thất công suất tác dụng, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng

ở các hộ tiêu thụ điện Nếu thiếu nhiều có thể làm trì hoãn các công việc của các xí nghiệp công nghiệp Vì vậy cân bằng công suất rất cần thiết để đảm bảo nhu cầu cấp điện và chất lượng điện năng

Do trạm biến áp khu vực(còn gọi là trạm NÚT)110KV/22KV ở Bắc Bình Chánh nhận điện từ 2 trạm biến áp Hóc Môn và Phú Định,nên khả năng nguồn cung cấp cho trạm tuy thuộc vào khả năng tải tối đa cho phép trên đuờng dây110

KV ở 2 trạm này

Phụ tải cần cung cấp của trạm ta đang thiết kế phát triển trong tương lai(năm 2018)là:144,54 MVA

Qua đó ta thấy hệ thống lưới điện đảm bảo cung cấp đầy đủ công suất cho trạm ở giai đoạn này(2006)và cho cả giai đoạn mở rộng trong tương lai(tới 2018)

III-ĐỒ THỊ PHỤ TẢI:

Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi,quy luật biến thiên của phụ tải theo thời gian có thể quan sát được nhờ vào các dụng cụ tự ghi và đường cong biểu diễn sự thay đổi phụ tải được gọi là:ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất ,theo thời gian,theo địa dư…

Khi phân loại theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị phụ tải công suất biểu kiến.Theo thời gian phân loại đồ thị phụ tải năm, ngày,vv…theo địa dư có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện ,trạm biến áp ,đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ

Đồ thị phụ tải cần thiết cho việc thiết kế và vận hành hệ thống điện.Khi biết được đồ thị phụ tải toàn hệ thống điện có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện trong hệ thống,xác định tiêu hao nhiên liệu … Đồ thị phụ tải ngày của nhà máy điện hay trạm biến áp dùng để chọn dung lượng máy biến áp,tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp,chọn sơ đồ nối dây …Với đồ thị phụ tải cực đại hàng tháng có thể đưa ra kế hoạch tu sửa các thiết bị

Do tính chất quan trọng của nó nên nhất thiết phải thiết lập đồ thị phụ tải cho trạm biến áp

 Đồ thị phụ tải của trạm biến áp khu vực 110KV/22KV- Bình Chánh

Sau khi trực tiếp khảo sát tình trạng dân cư,các nhà máy xí nghiệp …trong khu vực Bắc Bình Chánh và kết hợp với số liệu do công ty điện lực cung cấp.Ta ghi nhận được tình hình phụ tải ở khu vực này như sau:

Khu vực khu công nghiêp Vĩnh Lộc,Tân Bình, khu công nghiệp này tập chung sản suất trong 2 ca.Do đó phụ tải thường cực đại vào lúc 6-22h

Ngoài ra còn có một số phụ tải dùng cho thắp sáng,máy lạnh,quạt….phụ tải này dùng cho nhu cầu vui chơi giải trí cho dân cư sau khi đi làm tan ca về……

Ở đây còn có một số phụ tải dùng điện liên tục như :trạm xá ,phân xưởng,…… Dạng đồ thi phụ tải mà ta đã thu nhận được có dạng đồ thị như dưới đây để thuận tiện cho việc tính toán và trạm biến áp 110KV/22KV-Bắc Bình Chánh

 Trong đề tài thiết kế này phụ tải khu vực phát triển làm 2 giai đoạn:

1 Giai đoạn 1(2006-2011):Smax= 57,76MVA

Giả thiết phụ tải phát triển đều trong mỗi thời đoạn là(2006-2011)và

(20012-2018).Vậy ta có thể xây dựng được nhu cầu phụ tải trong từng năm và có thể biểu diễn sự phát triển của phụ tải trong các giai đoạn này bằng

các đường biểu diễn

Bảng nhu cầu phụ tải trong từng năm :(Bảng 1-1)

Theo công thức : F=P(F/P,i%,n)

Trong đó:-n:Số năm tăng trưởng phụ tải

-i%:Số phần trăm tăng trưởng mỗi năm

Từ số liệu cụ thể ta có đồ thị biểu diễn phụ tải trong các năm như sau:

Đây là đồ thị nhu cầu phụ tải

IV-ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

1-Khái niệm:

Quy luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải.Trục tung của đồ thị có thể biểu diễn :công suất tác dụng ,công suất phản kháng,công suất biểu kiến ở dạng đơn vị có tên hay ở dạng đơn vị tương đối

;còn trục hoành thì biểu diễn thời gian

Trong thiết kế và vận hành hệ thống điện có 3 đồ thị cơ bản:

-Công suất tác dụng :P(W,KW,MW)

-Côngsuất phản kháng :Q(Var.Kvar,MVar)

-Công suất biểu kiến :S(VA,KVA,MVA)

Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất,theo thời gian,theo địa dư:

+Theo công suất: công suất tác dụng , phản kháng ,công suất biểu kiến

+Theo thời gian :Có đồ thị phụ tải năm, đồ thị phụ tải ngày…

+Theo địa dư :Có đồ thị phụ tải toàn trạm hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện,của trạm biến áp,đồ thi phụ tải của hộ tiêu thụ…

2-Đồ thị phụ tải của trạm biến áp 110KV/22KV thiết kế:

Do trạm biến áp thiết kế có công suất lớn.công suất tự dùng trong trạm không đáng kể so với công suất của toàn trạm nên có thể bỏ qua khi tổng hợp phụ tải a-Giai đoạn 1(20062018):

Phụ tải cực đại trong giai đoạn này là:Smax = 30MVA(đầu năm 2006)

Cos=0,86sin=0,51; tag=0,59

Aùp dụng công thức:P=Scos ;Q=Ssin Suy ra:P max =S maxcos=300,86=25,8 (MW)

Q max =S maxsin=300,51=15,3(MVar)

Bảng cân bằng công suất phụ tải giai đoạn 1(đầu năm 2006):

 Đồ thị phụ tải giai đoạn 1( đầu năm 2006):

Đồ thị phụ tải công suất biểu kiến năm 2006

Đồ thị phụ tải công suất tác dụng năm 2006

Đồ thị phụ tải công suất phản kháng năm 2006

b-Giai đoạn 2(từ năm 20122018): S max = 65,84MVA(đầu năm 2012)

Với Cos=0,88sin=0,47 ; tag=0,54

Ta có công thức:P=Scos;Q=Ssin Suy ra:P max =S maxcos=65,840,88=57,94 (MW)

Q max =S maxsin=65,840,47=30,94(MVar)

Bảng cân bằng công suất phụ tải giai đoạn 2(đầu năm 2012): (Bảng 1-2)

Đồ thị phụ tải công suất biểu kiến năm 2012

Đồ thị phụ tải công suất tác dụng năm 2012

2-Vấn đề cân bằng công suất và năng lượng:

Vấn đề cân bằng là so sánh khả năng cung cấp điện với nhu cầu phụ tải tiêu thụ điện xem có cân bằng hay không,do vậy cân bằng công suất đóng vai trò hết sức quan trọng trong thiết kế một nhà máy điện hay trạm biến áp.Sự vận hành của hệ thống sẽ không được bảo đảm nếu công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó Vì vậy hệ thống không những phải cung cấp đảm bảo cho phụ tải lúc cực đại ,mà phải lớn hơn để dự trữ phát triển sau này

Cân bằng công suất là cân bằng công suất tác dụng,công suất phản kháng.Sự thiếu hụt một trong hai đại lượng này sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện năng và khả năng cung cấp điện.Trong mạng điện thông thường công suất phản kháng tổn thất nhiều hơn công suất tác dụng.Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ dẫn đến tình trạng làm việc không tốt của các hộ dùng điện,nếu thiếu hụt nhiều có thể làm ngưng truyền động của các máy công dụng trong xí nghiệp.Vì vậy cân bằng công suất là rất cần thiết để bảo đảm nhu cầu cung cấp điện và chất lượng điện năng

Chương 2:

LỰA CHỌN VỊ TRÍ VÀ MÔ HÌNH XÂY DỰNG TRẠM

BIẾN ÁP BẮC BÌNH CHÁNH



I-VỊ TRÍ ĐIA LÝ:

Trạm biến áp khu vực 110 KV/22KV Bắc Bình chánh

-Phía đông tiếp giáp với phường Tân Quy quận 7

-Phía Nam tiếp giáp với đường Âu Dương Lân-quận 8, Phường Tân Hưng Quận 7 -Phía tây tiếp giáp với quận 8,gần bến xe cần guộc-Cần đước

-Phía Bắc giáp với phía Thị Xã Tân An-Tỉnh Long An

II-VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM:

1-phương án chọn địa điểm:

Khi chọn vị trí xây dựng trạm biến áp,người ta phải chọn địa điểm đặt trạm sao cho phù hợp với công trình,đồng thời không ảnh hưởng đến sinh hoạt của dân cư địa phương Do đó khi chọn vị trí đặt trạm cần phải đạt được một số yêu cầu sau:

 Đạt yêu cầu kỹ thuật xây dựng tram như :diện tích,địa chất,gần tâm phụ tải…

 Chi phí giải toả đền bù cho dân cư địa phương thấp

 Phù hợp với quy hoạch đô thị trong tương lai

 Thuân lợi trong quá trình thi công xây dựng

Căn cứ vào tình hình thực tế lưới điện truyền tải và lưới điện phân phối tại khu vực,chúng ta xác định đựơc một vị trí đặt trạm như sau:

a-Phương án 1: Tại xã An Phú Tây,Bình chánh, Vĩnh lộc A, B ,Bình Hưng,…

b-Phương án 2:XãTân Quý Tây,Tân nhật,Tân kiên, Lê minh xuân,PhạmVăn Hai…2-Phân tích phương án :Căn cứ vào số liệu cung cấp của phòng quản lý và

thu thập được của công an khu vực mấy xã này ta thấy:

a-phương án 1:

 Ưu điểm:Khu vực dân cư còn thưa thớt,địa chất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình,gần thị xã Bình Chánh nơi khu công nghiệp có phụ tải lớn, bán kính hoạt động lưới điện 22KV cũng vừa phải,do ít tổn hao.Do đó thuận lợi cho việc bố trí các tuyến đường dây 22KV đến các khu vực có phụ tải

Thuận lợi cho việc thi công xây dựng đường dây 110KV đến Bắc

Bình Chánh cũng như xây dựng trạm biến áp ở đây

 Khuyết điểm: Chi phí đền bù cao

b-phương án 2:

 Ưu điểm:Không vướng vào khu dân cư,do tại đây dân cư còn thưa

 Nhược điểm:Xa trung tâm phụ tải,bán kính hoạt động của lưới phân phối lớn,gây tổn hao ,không thuận lợi cho việc quy hoạch lưới điện phân phối

Xây dựng đường dây 110KV Bắc Bình Chánh gặp nhiều khó khăn vì

phải giải toả hành lang mới cho đường dây.Vì xa đường dây hệ thống

3-Nhận xét và chọn địa điểm:

Sau khi phân tích Ưu và khuyết điểm trong 2 phương án mà khả thi nhất ,Ta nhận thấy phương án 1 là phương án khả thi nhất Vì phương án này gần như thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật và xây dựng.Do đó,Vị trí đặt trạm biến áp 110KV/22KV Bắc Bình Chánh gần 3 Xã:Đa phước,Bình chánh,Vĩnh lộc A

III-MÔ HÌNH XÂY DỰNG TRẠM:

1-Phân tích các loại trạm:

Để chọn mô hình xây dựng trạm biến áp 110KV/22KV ở Bắc Bình chánh,

ta phải xem xét đến ưu –khuyết điểm của từng loại trạm

a-Thiết bị phân phối trong nhà:

Đối với thiết bị phân phối trong nhà,có thể chia thành hai loại:lắp ghép

và chọn bộ.Khi đó chỉ cần ghép các tủ lại với theo sơ đồ nối điện

Ưu điểm: Là các khí cụ được bảo vệ chống mưa nắng,axít,mưa,kiềm…

Kết cấu công trình nhỏ,gọn hơn so với thiết bị ngoài trời,diện tích đặt trạm

giảm đáng kể

Khuyết điểm :Chi phí xây dựng lớn va øvốn đầu tư để thực hiện các biện

pháp an toàn do khoảng cách giữa các phần mang điện khác nhau và với

đất không tốn Với những ưu khuyết điểm đó,thiết bị phân phối trong nhà

thường được cho cấp điện áp 22KV trở lại,những vùng ven biển hay gần nhà máy hoá chất,những trạm có diện tích hẹp… có thể dùng thiết bị phân phối

trong nhà cho cấp điện áp 220KV,110KV

b-Thiết bị phân phối ngoài trời:

Đối với thiết bị, các khí cụ điện đặt ngoài trời,gồm 2 loại:lắp ghép và trọn bộ

Ưu điểm :Là khuyết điểm của thiết bị đặt trong nhà.Xây dựng thiết bị

phânphối ngoài trời nhanh,ít tốn kém.Do không phải xây dựng nhà cửa cho

thiết bị,…Có thể tăng khoảng cách giữa các phần mang điện với nhau

Khuyết điểm :Của thiết bị phân phối ngoài trời là khí cụ phải chịu ảnh

hưởng thường xuyên của thời tiết,khí hậu,bụi ẩm,hoá chất… diện tích xây

dựng trạm lớn gấp 2-4 lần so với trạm trong nhà

Thiết bị phân phối ngoài trời thường được sử dụng ở cấp điện áp 35KV trở lên 2-Mô hình xây dựng trạm biến áp 110KV/22KV Bắc Bình Chánh:

Từ phân tích trên và kết hợp với địa điểm đã xây dựng trạm.ta nhận thấy rằng : Nếu chọn mô hình xây dựng trạm biến áp trong nhà là lãng phí vì thiết bị loại này rất đắt.Nhưng để vận hành an toàn thiết bị và giảm bớt ảnh hưởng của thời tiết và môi trường,mô hình xây dựng trạm biến áp Bắc Bình Chánh được đề nghị:

-Các thiết bị phân phối cấp điện áp 110 KV ,các máy biến áp được đặt ngoài trời -Các thiết bị phân phối cấp 22KV đặt trong nhà

Nguồn của trạm biến áp 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 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 đó,hệ thống luôn được xem là thành phần quan

trọng,cấu trúc của trạm biến áp phải luôn luôn giữ liên lạc chặt chẽ

Khi thiết kế nhà máy điện hay trạm biến áp, chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan

trọng có ảnh hưởng quyết định đến toàn bộ hệ thống thiết kế Các yêu cầu chính

khi chọn sơ đồ cấu trúc :

 Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính như : Máy Biến Áp

,Máy Cắt , cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành

 Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp với hệ thống khi làm việc

bình thường cũng như khi làm việc quá tải

 Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai

lần biến áp không cần thiết

 Vốn đầu tư hợp lý, diện tích chiếm càng bé càng tốt

 Có khả năng phát triển tải trong tương lai, không cần thay đổi cấu trúc đã

chọn

Thường một “ Nhà Máy Điện hay Trạm Biến Áp “ có nhiều phương án cấu trúc

khác nhau, để chọn phương án nào cần cân nhắc các khía cạnh sau đây :

+ Số lượng Máy Biến Áp

+ Tổng công suất của các Máy Biến Áp

+ Tổng số vốn đầu tư mua Máy Biến Áp

+ Tổn hao điện năng qua các Máy Biến Áp

II-Phương án chọn máy biến áp:

1 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 còn 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 mòn cách điện sau một chu kỳ khảo sát không vượt quá hao mòn định

mức, tương ứng với nhiệt độ cuộn dây bằng 98oC Khi quá tải thường xuyên, nhiệt

độ điểm nóng nhất ( trong giờ phụ tải cực đại) của cuộn dây MBA vượt quá 98oC nhưng không vượt quá 140oC

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 đồ thị tính toán cực đại, xác định loại và công xuất định mức biến áp

Sđm , tính quá tải của nó :

Bảng chọn đường cong khả năng tải : (Bảng 3-1)

Số của biểu đồ ứng với nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát Vo(dt).oC

Công suất MBA (MVA)

d Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một k1 và thời gian quá tải tính toán t để xác định hệ số quá tải cho phép k2cp.

e So sánh k2 tính toán với k2cp Nếu k2  k2cp thì MBA được phép quá tải ứng với chế độ làm việc của nó

Trong trường hợp đồ thị phụ tải nhiều bậc, chúng ta biến đổi về đồ thị hai bậc đẳng trị Trong đó phụ tải đẳng trị bậc một tính trong 10 giờ liền trước hay liền sau quá tải lớn nhất tùy thuộc vào phụ tải cực đại xuất hiện buổi chiều hay buổi sáng trong ngày

* Phụ tải đẳng trị bậc một được tính theo công thức :

i i

n

i

i i dt

t

t S S

Trong đó :

Si : phụ tải bậc thứ I

ti : thời gian bậc thứ I

n1: Số bậc trong 10 giờ khi tính phụ tải bậc một

n2: Số bậc trong thời gian quá tải 2-Quá tải sự cố : Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điều kiện sự cố

như bị hư hỏng một MBA ,nhiệt độ cho phép cực đại đối với dầu là 115oC

và đối với điểm nóng nhất của cách điện cuộn dây là 140oC 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 k2cp=1,4,sử dụng khi lựa chọn

MBA theo điều kiện quá tải sự cố

III-Chọn phương án thiết kế –sơ đồ cấu trúc cho trạm biến áp 110KV/22KV thiết kế:

Giai đoạn 1(2006-2011):S max =57,76MVA

Giai đoạn 2(2011-2018):S max =144,54MVA

Ta có đồ thị biểu diễn sự phát triển của phụ tải trong từng năm

Từ đó có thể đưa ra các phương án để chọn các sơ đồ cấu trúc cho trạm như sau: Các điều kiện chọn máy biến áp:

 Điều kiện làm việc bình thường: Strạm > Sphụ tải

 Khi có sự cố một máy biến áp(máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Hệ số quá tải :

Hệ số mang tải(trước khi quá tải):

1-Phương án 1:

a-Giai đoạn đầu từ (2006-2011):

Lắp 2 máy biến áp 110KV/22KV có công suất 63 MVA vận hành song song

Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2011

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:Strạm=2 63 =126MVA > STrạmnăm2011 =57,76(MVA)

i i

n

i

i i dt

t

t S S

4,1

2

dmMBA qt

S

S K

K

dmMBA i

S

t S

Đạt yêu cầu

Khi có sự cố một máy biến áp(MBA còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Đạt yêu cầu

Hệ số mang tải(trước khi quá tải):

S

t S

10

)( 2



=

6310

598,51143,40498,51

=0,81<0,93

Bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải từ năm 2006 đến 2011

Đồ thị phụ tải như sau:

2-Giai đoạn thứ 2 (2011-2018):Lắp thêm 1 máy máy biến áp 110KV/22KV có công suất 63 MVA vận hành 3 máy:

Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2018:

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:

Strạm=3 63 =189MVA>Strạmnăm2018=144,54(MVA) Đạt yêu cầu

4,192,063

76,57

2

dmMBA qt

S

S K

 Khi có sự cố một máy biến áp(2MBA còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):Lúc này MBA làm việc non tải,nên ta không cần xét thời gian quá tải

Hệ số mang tải(trước khi quá tải):

S

t S

10

)( 2



=

6310

598,51143,40498,51

=0,81<0,93

Bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải từ năm 2006 -2018

Do vậy :ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố trong giai đoạn này

Ưu điểm:Độ tin cậy cung cấp điện cao

 Sơ đồ cấu trúc đơn giản, cung cấp điện đầy đủ theo yêu cầu của phụ tải

 Các thiết bị và khí cụ điện giống nhau ,dễ dàng thay thế khi bị sự cố một MBA

 Có công suất dự trữ khi nhu cầu phụ tải tăng lớn hơn dự định

 Khi có sự cố một MBA thì MBA còn lại vẫn đáp ứng được nhu cầu phụ tải trong khoảng thời gian hoặc cắt luân phiên bớt các phụ tải không quan trọng

Khuyết điểm:Máy biến áp vận hành non tải ngay từ những giai đoạn đầu

Nhận xét: Luôn bảo đảm cung cấp điện cho phụ tải trong từ 2006 đến 2018

2-Phương án 2:

a-Giai đoạn đầu từ (2006-2011):

Lắp 3 máy biến áp 110KV/22KV có công suất 40 MVA để vận hành

Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2011:

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:

Strạm=3x40 =120MVA>Strạmnam2011 = 57,76(MVA)

Đạt yêu cầu

Khi có sự cố một máy biến áp(2 MBA làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Đạt yêu cầu

Hệ số mang tải(trước khi quá tải)

4,172,0402

76,57

S

S K

K

Tự dùng 0,4KV

U H =22KV

Uc =110KVHT

MBA:3x40MVA

t S

10

)( 2



=

40 2 10

5 98 , 51 1 43 , 40 4 98 , 51

Lắp thêm 1 máy máy biến áp 110KV/22KV có công suất 40 MVA,vận hành 4 máy:

Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2018:

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:

Strạm=4x40 =160 MVA>công suất của trạm năm 2018 là:144,54MVA

Đạt yêu cầu

 Khi có sự cố một máy biến áp(3 máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Hệ số quá tải:

Đạt yêu cầu

Hệ số mang tải(trước khi quá tải)

S

t S

10

)( 2



=

40 2 10

5 98 , 51 1 43 , 40 4 98 , 51

54,144

S

S K

Bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải từ năm 2006 2018

Do vậy :ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố trong giai đoạn này

Ưu điểm:

 Độ tin cậy cung cấp điện cao

 Sơ đồ cấu trúc đơn giản, cung cấp điện đầy đủ theo yêu cầu của phụ tải

 Các thiết bị khí cụ điện giống nhau nên dễ dàng thay thế khi bị sự cố 1 MBA

 Có công suất dự trữ khi nhu cầu phụ tải tăng lớn hơn dự định

 Khi có sự cố một máy biến áp thì máy biến áp còn lại vân đáp ứng được nhu cầu phụ tải trong một khoảng thời gian ngắn hoặc cắt luân phiên bớt các phụ tải không quan trọng

Khuyết điểm:

 Máy biến áp vận hành non tải ngay từ những giai đoạn đầu

Nhận xét:Phương án này luôn bảo đảm cung cấp điện cho phụ tải trong các năm từ

2006 đến 2018

Do vậy :ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố

BẢNG TỔNG KẾT CHỌN CÁC SƠ ĐỒ CẤU TRÚC :

Chương 4:

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN



I -Khái nệm:

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 điện để cung cấp phân phối

cho các cấp phụ tải cùng một cấp điện áp

Nguồn điện có thể là máy biến áp, máy phát điện, đường dây cung cấp Phụ tải có thể là máy biến áp, đường dây v v

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

Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải

Sơ đồ nối điện có rất nhiều 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 tải

Sơ đồ nối điện cần thỏa 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 đồ 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 : thể hiện sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau

Ví dụ: khi phải ngừng một phần tử nguồn hay phụ tải ( chế độ làm việc cưỡng bức )

 Tính phát triển : sơ đồ nối điện cần thoả mãn không những ở hiện tại mà cả trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay phụ tải Khi phát triển không bị khó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ

 Tính kinh tế : thể hiện ở tính đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm Ví dụ tổn thất điện năng qua 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, dao cách ly, máy biến dòng

 Tính thẩm mỹ và tính khả thi

 An toàn cho người và thiết bị

Trên thực tế để đảm bảo các yêu cầu là rất khó, vì yêu cầu về kỹ thuật càng cao thì chỉ tiêu kinh tế càng gia tăng Những sự so sánh này cần phải có sự giải quyết một cách hợp lý để có lợi ích lâu dài

1 -Phương án 1 :

Chọn sơ đồ hệ thống một thanh góp (Hình a)

Đặc điểm : tất cả các phần tử ( nguồn tải ) đều được nối vào thanh góp chung qua một máy cắt

Ưu điểm : đơn giản, rõ ràng, mổi phần tử được nối riêng cho mạch đó

Khuyết điểm :

Khi sửa chữa máy cắt điện trên mạch nào có các phụ tải nối vào mạch này cũng

bị mất điện Thời gian ngừng cung cấp điện phu thuộc vào thời gian sửa chữa máy cắt điện đó

Ngắn mạch trên thanh góp sẽ dẫn đến cắt điện toàn bộ trên các phần tử Ngay khi cần sửa chữa thanh góp hay dao cách ly về phía thanh góp cũng sẽ mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa

Kết luận : không đảm bảo cung cấp điện liên tục

Máy cắt điện hay dao cách ly có thể đóng hay cắt khi vận hành bình thường Khi sửa chữa chỉ cần cắt đoạn cần sửa chữa, việc cung cấp điện được cung cấp cho các phân đoạn kia

Khi có sự cố nào đó trên trên một phân đoạn, máy cắt trên phân đoạn đó cắt, phân đoạn còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện bình thường

Kết luận :Với những ưu điểm đã nêu trên, sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt điện dễ sử dụng, nên được sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp cũng như nhà máy điện khi điện áp không cao ( 10 KV , 22 KV , 35 KV , 110 KV ) Đặc biệt hiện nay máy cắt điện SF6 có độ tin cậy cao, thời gian cần sửa chưã bảo

quản ngắn, thời gian ngừng cung cấp điện do máy cắt sẽ rất bé, nên sơ đồ này được sử dụng rộng rãi :là sơ đồ chủ yếu trong các trạm biến áp cung cấp điện ở nước ta Ngoài ra còn có thêm các hệ thống thanh góp vòng, sơ đồ hệ thống hai thanh góp, sơ đồ hệ thống hai thanh góp có hai máy cắt trên một mạch

3-Phương án 3: Chọn sơ đồ hệ thống có thanh góp vòng:

Tất cả các phần tử được nối vào thanh góp vòng qua dao cách ly vòng(CLV),một máy cắt vòng(MCV)cùng 2 dao cách ly hai bên được nối liên lạc giữa thanh góp vòng với thanh góp chính

Nhiệm vụ của MCv để thay lần lượt cho máy cắt của bất kỳ phần tử nào khi cần sửa chữa mà không cần phải ngừng cung cấp điện phần tử đó bằng cách đi vòng qua

MCv ,thanh góp vòng và CLV

Nếu có hai phân đoạn có thể thực hiện theo sơ đồ (b) hoặc (c)ø nhờ có máy cắt vòng độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ cũng tăng lên,tuy nhiên sơ đồ thêm phức tạp và tăng vốn đầu tư

Sơ đồ này chỉ được thực hiện chủ yếu với điện áp thường từ 110KV trở lên và số đường dây nhiều

4-Phương án 4:

Chọn sơ đồ hai hệ thống thanh góp

Đặc điểm của sơ đồ này là có hai hệ thống thanh góp đồng thời.Mỗi phần tử qua 1 máy cắt nhưng rẽ qua 2 dao cách ly để nối vào 2 thanh góp,giữa hai hệ thống thanh góp 1 máy cắt liên lạc( MCG ).Hai hệ thống thanh góp có giá tri như nhau

Ưu điểm:

Sơ đồ này có ưu điểm nổi bật là khi cần sửa chữa 1 máy cắt của phần tử nào đó ,dùng máy cắt liên lạc MCG thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ 2,qua máy cắt MCG đi tắt qua máy cắt cần sửa chữa.Các phần tử còn lại làm việc trên thanh góp 1

Khuyết điểm:

Khuyết điểm của sơ đồ hai hệ thống thanh góp này là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành,đặc biệt đóng cắt dao cắt 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

5-Phương án 5:

Chọn sơ đồ đa giác

Đặc biệt của sơ đồ này là tạo thành đa giác kín,số cạnh bằng số mạch trong sơ đồ,số máy cắt ít (số máy cắt /số mạch =1)

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV/22KV BẮC BÌNH CHÁNH MÀ TA THIẾT KẾ:

Trạm biến áp 110KV/22KV thiết kế có các đặc điểm:

-Phía cao áp của trạm được cung cấp từ lưới điện 110 KV bằng 2 nguồn đến:Phú Định và Hóc Môn(2 đường dây lộ kép)

-Phía hạ áp của trạm cấp 22KV cấp cho tải bằng 6 lộ ra mà ta tự chọn

Theo các đặc điểm này,tham khảo các sơ đồ nối điện cơ bản và các yêu cầu cấp điện của phụ tải ta chọn sơ đồ nối điện chính cho trạm như sau:

Hệ thống 110 KV:

Dựa vào đặc điểm trên ta chọn sơ đồ nối điện cho hệ thống cấp 110KV này là loại sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn,thanh góp 110KV được phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly

Ưu điểm của sơ đồ:

Vận hành đơn giản nhưng độ tin cậy cung cấp điện cao

Hệ thống 22 KV:

Hệ thống phân phối 22KV của trạm cũng được thiết kế theo sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt,bình thường máy cắt phân đoạn mở(chỉ đóng

máy cắt phân đoạn khi vận hành 1 máy biến áp hoặc cần sửa chữa sự cố).Do đó sẽ hạn chế được dòng ngắn mạch và thực hiện bảo vệ Rơle đơn giản hơn

Máy cắt sử dụng các tủ điện hợp bộ kiểu kéo có bao che bằng kim loại,lắp đặt trong nhà có đầy đủ các thiết bị đo lường như máy biến dòng điện(BI),máy biến điện áp(BU)chống sét và các thiết bị bảo vệ Rơle……

Sơ đồ nối điện chính của trạm biến áp 110KV/22KV

Giai đoạn 1:Phươn án 1

LỘ RA LỘ RA

MC Hợp Bộphân đoạn

Giai đoạn 1:Phươn án 2

Giai đoạn 2:phương án1

LỘ RA LỘRA

MC Hợp Bộphân đoạn

MC Hợp Bộphân đoạn

MC Hợp Bộphân đoạn

MC Hợp Bộphân đoạn

LỘ RA

Giai đoạn 2:phương án 2

LỘ RA LỘ RA

TC 110KV

MBA:4x40MVA

Hóc Môn Phú Định

Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm áp về điện áp thích hợp với mạng phân phối,Ví dụ như:22 KV,15KV,0,4KV…

Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng giảm mới đưa điện năng từ các máy phát điện đến phụ tải tiêu thụ.Vì vậy tổng công suất máy biến áp trong hệ thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát điện

Mặc dù hiệu suất của các máy biến áp khá cao,tổn thất qua máy biến áp(AMBA)hằng năm vẫn rất lớn

1- Chọn số lượng máy biến áp :

Việc lựa chọn số lượng MBA dựa trên cơ sở kỹ thuật và kinh tế cho các giảm áp chính và các trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng để xây dựng các sơ đồ cấp điện

Khi chọn MBA điện lực cần sử dụng các số liệu chi phí hàng năm, vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm, độ tin cậy cung cấp điện, chi phí kim loại màu và công suất tải tiêu thụ là chỉ tiêu quyết định để chọn số lượng và công suất MBA 2- Chọn công suất máy biến áp :

Trong hệ thống cung cấp điện việc lựa chọn công suất của MBA điện lực trong chế độ làm việc bình thường cũng như ở chế độ quá tải thường xuyên, đảm bảo chế độ làm việc của các phụ tải

Độ tin cậy cung cấp điện khi có sự cố hư một máy biến áp thì máy biến áp còn lại phải đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho phụ tải

3- Phạm vi yêu cầu khi chọn MBA

Khi thiết kế trạm biến áp phải tính đến yêu cầu dự trữ dựa trên những nguyên tắc sau:

 Hộ tiêu thụ loại 1 :

Cần cung cấp 2 nguồn điện độc lập, để đảm bảo cung cấp điện 24/24 thì từ một trạm biến thế, ít nhất mỗi phân đoạn thanh góp phải nối với máy biến áp và công suất chọn máy biến áp phải thoả điều kiện khi hư một trong hai máy phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các hộ tiêu thụ loại một

 Hộ tiêu thụ loại 2 :

Là những phụ tải có tầm quan trọng lớn, nhưng khi xảy ra sự cố ngưng cung cấp điện chỉ làm thiệt hại về kinh tế do ngừng sản suất, hư hỏng sản phẩm, thiết bị, lãng phí lao động Đối với phụ tải loại này có thể cung cấp một đường dây và hai máy biến áp hoặc một đường dây một máy biến áp nhưng phải có nguồn dự trữ Thời gian cho phép mất điện bằng thời gian đóng điện bằng tay

 Hộ tiêu thụ loại 3 :

Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa và thay thế thiết bị khi sảy ra sự cố 4- Dự trù khả năng phát triển tải

Hàng năm sản lượng của khu công nghiệp ,nhà máy sẽ tăng, do vậy để xét đến khả năng tăng công suất tiêu thụ, nên dự tính khả năng tăng công suất bằng cách thay các máy biến áp hiện có bằng máy biến áp có công suất lớn hơn nhưng vẩn đảm bảo yêu cầu của hệ thống điện

Lượng điện năng sản suất ra chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, vì vậy vấn đề cung cấp điện cho lĩnh vực công nghiệp có ý nghĩa quan trọng đối với nền kinh tế quốc doanh

Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý đến các đặc điểm sau :

 Máy biến áp là thiết bị không phát 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 trong nhà máy thành từng khối, phần tháo rời ra trong khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ, cho nên trọng lượng kích thước chuyên chở rất lớn Vì vậy khi sử dụng cần chú ý đến phương tiện và khả năng chuyên chở

 Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ khi vận hành

 Công suất của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn của mỗi nước, thường cách nhau rất lớn, nhất là khi công suất càng lớn

 tải cho phép được quyết định sao cho nhiệt độ của cuộn dây và dầu của MBA trị số

II-Chọn máy biến áp cho trạm 110KV/22KV Bắc Bình Chánh:

1-Phương án 1:

a-Giai đoạn đầu từ (2006-2011):

Lắp 2 máy biến áp 110KV/22KV có công suất 63 MVA vận hành song song

Có các thông số như sau:

 Cấp điện áp : 115KV/22KV

 Pha :3 pha

 Tần số :50Hz

 Điện áp :

+Cuộn cao:115KV91,78%

+Cuộn ha ï:23KV

+ Cuộn  :11KV

 Dòng điện không tải: Io(%)=0,2%

 Tổn thất không tải :P0=40,8(KW)

D=7,85 (m)

B=3,45 (m)

C=5,6 (m)

 Trọng lượng:90 tấn

Giá tiền: 900.000USD

Do hãng AEG sản xuất

Kết luận :thoả mãn điều kiện

Hai máy đặt ngoài trời nên kiểm tra một máy có sự cố :

1,4 SđmMBA = 1,4 x 63 = 88,2 (MVA )

Trong điều kiện này không cần tính điều kiện bình thường vì Kqtsc lớn nhất chỉ bằng 1,4 ( máy đặt ngoài trời ) trong khi đó điều kiện là : SđmMBA  0,5 SMAX

Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2011

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:Strạm=2x63 =126MVA > Strạmnăm2011=57,76MVA

Đạt yêu cầu

 Khi có sự cố một máy biến áp(máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Vì Máy biến áp luôn làm việc trong tình trạng non tải trong những giai đoạn mà

ta đang xét,nên không xét hệ số quá tải

Đạt yêu cầu 63 0,92 1,4

76,57

2

dmMBA qt

S

S K

S(MVA)

t(h)

Phương án 1

S đm =63MVA

Hệ số mang tải(Trước khi quá tải):Ta luôn vận hành non tải,nên ta

không xét đến thời gian quá tải

S

t S

10

)( 2



=

6310

598,51143,40498,51

=0,81<0,93 Đạt yêu cầu

Vậy:máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

b-Giai đoạn thứ 2 (2011-20118):

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:

Strạïm=3x63 =189 MVA>công suất của trạm năm 2018 là:144,54MVA

Đạt yêu cầu

 Khi có sự cố một máy biến áp(2 máy biến áp còn lại làm việc ):

Thời gian quá tải:

Đạt yêu cầu

 Khi có sự cố một máy biến áp 2 máy biến áp còn lại vận hành,công suất của trạm lúc này là:

Strạm=2 63 =126MVA>công suất của trạm năm 2018 là:144,54MVA

Khi có sự cố một máy biến áp(máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Đạt yêu cầu

2-Phương án 2:

a-Giai đoạn đầu từ (2006-2011):

Lắp 3 máy biến áp 110KV/22KV có công suất 40 MVA vận hành bình thường Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2011

Có các thông số như sau:

 Cấp điện áp :115KV/22KV

 Dòng điện không tải: Io(%)=0,7%

 Tổn thất không tải: P0=35(KW)

4,115,1632

54,144

S

S K

K

D=6,9 (m)

B=4,85 (m)

C=6,2 (m)

 Trọng lượng: 91,2 tấn

 Trọng lượng dầu:27 tấn

Giá tiền: 600.000USD

Do hãng AEG sản xuất

Kết luận :thoả mãn điều kiện

Hai máy đặt ngoài trời nên kiểm tra một máy có sự cố :

1,4 SđmMBA = 1,4  40 = 56 MVA

Trong điều kiện này không cần tính điều kiện bình thường vì Kqtsc lớn nhất chỉ bằng 1,4 ( máy đặt ngoài trời ) trong khi đó điều kiện là :

SđmMBA  0,5 SMAX

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là: Strạm=3x40 =120MVA > Strạmnam2011=57,76MVA

Đạt yêu cầu

 Khi có sự cố một máy (2máy còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố): Hệ số quá tải:

Đạt yêu cầu

Hệ số mang tải(Trước khi quá tải):

S

t S

10

)( 2



=

40210

598,51143,40498,51

Đạt yêu cầu

Vậy:máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

4,172,0402

76,57

S

S K

b-Giai đoạn thứ 2 (2011-2018):

Lắp thêm máy biến áp 110KV/22KV có công suất 40 MVA ,lúc này trạm vận hành tới 4 máy biến áp

Có các thông số như trên:

Bốn máy đặt ngoài trời nên kiểm tra một máy có sự cố :

1,4 SđmMBA = 1,4  40 = 56 MVA

Trong điều kiện này không cần tính điều kiện bình thường vì Kqtsc lớn nhất chỉ bằng 1,4 ( máy đặt ngoài trời ) trong khi đó điều kiện là :

SđmMBA  0,5 SMAX

 Điều kiện làm việc bình thường:

Trạm có công suất là:

Strạm=4x40 =160MVA>công suất của trạm năm 2011 là:144,54MVA

Đạt yêu cầu

 Khi có sự cố một máy biến áp(3 máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):

Hệ số quá tải:

Đạt yêu cầu

Hệ số mang tải(Trước khi quá tải):

S

t S

598,51143,40498,51

Đạt yêu cầu

Vậy:máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

III-Chọn máy biến áp (MBA)tự dùng 22KV/0,4KV cho trạm:

Hai máy cung cấp cho tự dùng

Có S = 160KVA

4,1

160

KVA K

S S

QTSC dmMBA    

Chọn hai máy biến áp có : SđmMBA=160 (KVA)

Hai máy đặt ngoài trời nên kiểm tra một máy có sự cố :

1,4 SđmMBA = 1,4 160 = 224 KVA

Kết luận :thoả mãn điều kiện

Chọn MBA do hãng ABB sản suất có các thông số sau :

o Điện áp định mức : 22 KV

4,12,1403

76,57

S

S K

K

93,05,01602

S S K

o Cấp điện áp :22KV/0,4KV

o Số lượng :2 máy

o Tổn thất không tải : PO = 500 W =0,5KW

o Điện áp ngắn mạch : UN% = 4%

Ngoài ra ta còn cung cấp hệ thống điện một chiều 110VDC cho trạm gồm:55 bình accu,mỗi bình 2 VDC mắc nối tiếp.có hệ thống nạp điện tự động nạp điện

Bảng số liệu máy biến áp

SđmBA(MVA)

Uđm(KV)

i (%)

Chương 6:

Của Máy Biến Aùp



I-Khái niệm:

Việc tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp là một phần rất quan trọng góp phần đánh giá các tiêu chuẩn kinh tế-kỹ thuật một cách chính xác hơn,để từ đó có thể lựa chọn được phương án thiết kế cấp điện tốt cho trạm

Trong hệ thống điện vận hành hàng năm, chi phí về tổn thất công suất, tổn thất điện năng chiếm vị trí khá quan trọng trong việc thiết kế trạm biến áp

Khi máy biến áp vận hành bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất (PBA)gọi là tổn thất qua máy biến áp và được xác định theo công thức:

Những thông số cần thiết khi tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong máy biến áp

o PO :Tổn thất không tải

o PN :Tổn thất ngắn mạch

o SđmBA :Công suất định mức của máy biến áp

o St :Công suất truyền qua máy biến áp theo đồ thị phụ tải qua các cuộn dây của máy biến áp

o n :số máy biến áp làm việc song song

II-Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây:

Khi không có đồ thị phụ tải:

A = n PO t +

n

1

(PN x S2đmBA) Khi có đồ thị phụ tải:

n :số MBA làm việc song song

t : thời gian làm việc của MBA

Si :công suất của n MBA tương ứng với thời gian ti

:thời gian tổn thất công suất cực đại,phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax và cos

 =(0,124+

000 10

S

S P n P n

P

III- Tổn thất Công suất(P) trong MBA hai cuộn dây:

S

Trong đó:

-n :số máy biến áp làm việc song song

-PO :Tổn thất công suất không tải

-PN :Tổn thất công suất ngắn mạch

-Smax :Công suất làm việc lớn nhất

-S đm : Công suất định mức của máy biến áp

các phương án:

Bảng phân bố phụ tải (MVA)trong các năm: (Bảng 6-1)

a-Giai đoạn đầu từ (2006-2011):

Lắp 2 máy biến áp 110KV/22KV có công suất 63 MVA vận hành song song Có: P0=40,8(KW)

PN=202,42(KW)

Tổn thất Công suất(P) trong MBA hai cuộn dây:

Tổn thất điện năng trong một ngày :

Lấy năm 2006 (để tính đại diện cho những năm ở giai đoạn này):

i i dmBA

N

S

P n t P n

29,2307

Các năm 2007 đến 2011 tính toán tương tự

Bảng tổng kết giai đoạn 1 của phương án 1:

Tổn thất điện năng của 3 máy biên áp trong một ngày

Lấy năm 2012 (để tính đại diện cho những năm ở giai đoạn này):

i i dmBA

N

S

P n t P n

2 2

63

42 , 202 ( 2

1 24 8 , 40

, 348 4 , 1958 ) 13682 )(

63

42 , 202 ( 2

1 24 8 , 40



4 26 , 59 2 67 , 52 2 5 , 39 4 75 , 19 )(

63

42 , 202 ( 3

1 24 8 , 40



A ngay

)(91,405131

,11146

,2937)

23,65547)(

63

42,202(3

1248,40

