CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO CÔNG SUẤT 160 KVA – 10/0,4 KV

Trong ngành điện lực việc thiết kế trạm biến áp là một công việc được quan tâm, vì khi tính toán cung cấp điện cho một cụm dân cư, một khu phố hay một khu công nghiệp thì trạm biến áp là một trong những thiết bị quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Trong phần thiết kế trạm biến áp ta tiến hành những công việc sau: 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây của trạm. 2. Chọn các thiết bị điện cao áp. 3. Chọn các thiết bị điện hạ áp. 4. Tính toán ngắn mạch để kiểm tra thiết bị đã chọn. 5. Tính toán nối đất.

1 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO CÔNG SUẤT 160 KVA – 10/0,4 KV Công suất (kVA) Điện áp (kV) ΔP 0 (W) ΔP N (W) U N (%) Kích thước: Dài-rộng-cao (mm) Trọng lượng (kG) 160 10/0,4 500 2950 4,5 1260-770-1420 820 2 1. Phần mở đầu: Trong ngành điện lực việc thiết kế trạm biến áp là một công việc được quan tâm, vì khi tính toán cung cấp điện cho một cụm dân cư, một khu phố hay một khu công nghiệp thì trạm biến áp là một trong những thiết bị quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Trong phần thiết kế trạm biến áp ta tiến hành những công việc sau: 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây của trạm. 2. Chọn các thiết bị điện cao áp. 3. Chọn các thiết bị điện hạ áp. 4. Tính toán ngắn mạch để kiểm tra thiết bị đã chọn. 5. Tính toán nối đất. Các số liệu ban đầu: 1. Trạm biến áp có công suất 160 kVA. 2. Điện áp:10/0,4 kV. 3. Điện trở suất của đất  =0,4.10 4 Ω.cm 4. Công suất cắt ngắn mạch S N = 250 MVA. Kết cấu trạm : Do điều kiện phố phường chật hẹp và dân cư đông. Nên ta không thể thiết kế trạm bệt được do vậy ta phải thiết kế trạm treo. Các thông số của trạm treo : - Diện tích mặt bằng là : 3m x 5m =15 m 2 . - Dựng 2 cột ly tâm cao 11m , khoảng cách cột là 3m. - Dàn trạm cao 2,5m , tủ hạ áp có : Chiều cao 1,2m 3 Chiều rộng 1m Bề dày 0,5m 2. Chọn máy biến áp: 1. Chọn máy biến áp chế tạo tại Việt Nam. 2. Ta chọn máy biến áp có hệ thống làm mát tự nhiên bằng dầu loại 160 kVA – 10/0,4 kV do ABB chế tạo có các thông số sau: Công suất (kVA) Điện áp (kV) ΔP 0 (W) ΔP N (W) U N (%) Kích thước:Dài-rộng- cao (mm) Trọng lượng (kG) 160 10/0,4 500 2950 4,5 1260-770-1420 820 3. Chọn thiết bị điện áp cao: Đối với các thiết bị cao áp ta chọn theo điều kiện sau: U dmtb ≥ U dmmạng = 10 kV Dòng điện làm việc cực đại của MBA: I dmtb ≥ I lvmax = dm S 160 9,23A 3.U 3.10  U dm ≥ U dmmạng I dmtb ≥ I lvmax. 4 3.1 Chọn cầu chì tự rơi: Điều kiện chọn cầu chì tự rơi: Điện áp định mức (kV): U đm.cc ≥ U đm.m Dòng điện định mức (A): I đm.cc ≥ I cb Ta có: Điện áp định mức của mạng điện cao áp: U đm.m = 10 kV Dòng cưỡng bức đi qua cầu chì chính là dòng quá tải của MBA, những giờ cao điểm cho MBA làm việc quá tải 30%: I cb = I qt MBA = 1,3.I đm MBA = 1,3.9,23=11,99(kA) Căn cứ vào 2 điều kiện trên ta chọn cầu chì tự rơi có các thông số sau: Kiểu U dmmax (kV) I dm (A) I N (kA) Trọng lượng (kg) C710-112PB 15 100 10 7,98 3.2Chọn sứ cao thế : Điều kiện chọn sứ cao áp: Điện áp định mức (kV): U đm.s ≥ U đm.m Dòng điện định mức (A): I đm.s ≥ I cb Điện áp định mức của mạng điện cao áp: U đm.m = 10 kV Theo phần trước ta có dòng cưỡng bức: I cb = 11,99 A. ( Phụ lục 2.28 Giáo trình Hệ thống cung cấp điện) Sứ đặt ngoài trời do Nga chế tạo có các thông số sau: Kiểu U dm (kV) F (kg) U pđ khô (kV) U pđ ướt (kV) Trọng lượng (kg) 5 0WH-10- 500 10 50 0 120 80 44,6 3.3 Chống sét van: Ta sử dụng cách đấu CSV vào trạm : Đấu chống sét van vào trạm, vừa đảm bảo an toàn cho cầu chì tự rơi vừa thuận tiện cho sửa chữa thay thế chống sét van. Điều kiện : .dmcsv dm m UU Dùng loại chống sét van do Nga chế tạo có các thông số sau: ( Theo Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV- Ngô Hồng Quang) Loại U dm (kV) Điện áp cho phép lớn nhất U max (kV) Điện áp đánh thủng khi tần số 50Hz (kV) Điện áp đánh thủng xung kích khi thời gian phóng điện 2-10s (kV) Khối lượng (kg) PBC- 10 10 12,7 26 50 6 Chú ý trước khi đặt chống sét van cần phải thử nghiệm các đặc tính kỹ thuật của chống sét van, như: điện áp phóng điện,điện áp chịu đựng lớn nhất, điện áp dư, dòng điện rò… 6 3.4 Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp: Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: K 1 .K 2 .I cp ≥ I cb Trong đó: K 1 = 1 vì thanh góp đặt đứng K 2 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, K 2 = 1.Ta chọn thanh đồng tròn có sơn màu để phân biệt pha. Bảng thông số tra bảng 2 Phụ lục- 10 Giáo trình thiết kế nhà máy điện: Chủng loại Đường kính (mm) I cp (A) Thanh đồng tròn 8 235 4. Chọn thiết bị điện hạ áp: Khi chọn các thiết bị điện hạ áp ta dựa vào những điều kiện sau: I lvmax = dm dm S 160 230,9A 3.U 0,4. 3  U dm ≥ U dmmạng I dmtb ≥ I lvmax. Yêu cầu bố trí thiết bị điện trong tủ hạ áp sao cho gọn thoáng, dễ kiểm tra và thao tác. 4.1Chọn cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối. Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: k 1 .k 2 .I cp ≥ I ttH 7 Trong đó: k 1 = 1. Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường k 2 = 1. Hệ số hiệu chỉnh có kể đến số lượng cáp đi chung một rãnh I cp : Dòng điện cho phép I ttH : Dòng điện tính toán phía hạ áp I ttH = I đm MBA = dm dm S 160 230,9A 3.U 3.0,4  Dựa vào điều kiện đó ta chọn cáp tiết diện là cáp PVC loại 4G70 (Tra bảng PL U.29 Giáo trình Hệ thống cung cấp điện) ta có các thông số sau: F (mm 2 ) d (mm) m (kg/km) R 0 (Ω/km) ở 20 0 C I cp (A) Lõi Vỏ Trong nhà Ngoài trời Min Max 4G70 10 31,5 37,5 3195 0,268 254 246 4.2Chọn tủ phân phối : Tra giáo trình Hệ thống cung cấp điện trang 358 ta có: Tủ tự tạo có : cao 1,2m - rộng 0,8m – dày 0,3m chứa 1 AT; 3 AN 4.3Thanh cái hạ áp: Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: k 1 .k 2 .I cp ≥ I cb Trong đó: k 1 = 1 vì thanh góp đặt đứng k 2 = 1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường 8 Dòng điện cưỡng bức: I cb = 230,9 A Chọn theo PL-10 giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta có bảng sau: Kích thước thanh dẫn Tiết diện thanh dẫn (mm 2 ) Trọng lượng (kg/m) Dòng điện cho phép (A) 25x3 75 0,668 340 4.4Chọn Áptomát tổng: Điều kiện chọn Aptomat: Điện áp định mức (V): U đm.A ≥ U đm.m Dòng điện định mức (A): I đm.A ≥ I ttH Ta có: Điện áp định mức của mạng điện: U đm.m = 400 V Dòng điện tính toán phía hạ áp: I ttH = 230,9 A Tra mục 3.10 Giáo trình Hệ thống cung cấp điện ta chọn Aptomát do Nga chế tạo có các thông số sau: Loại U dm (V) I dm (A) I Nmax (kA) Số cực NS400E 500 400 15 3 4.5 Chọn Áptomát nhánh: Từ thanh cái hạ áp có 3 lộ ra có I N = 230,9 76,96A 3  Tra mục 3.10 Giáo trình Hệ thống cung cấp điện ta chọn Aptomát có các thông số sau: Loại U dm (V) I dm (A) I Nmax (kA) Số cực 9 C100E 500 100 8 3 4.6Chọn máy biến dòng: Chọn máy biến dòng theo điều kiện sau: I dmBI tt I U dm ≥ U dmmạng Theo Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV- Ngô Hồng Quang ta có các thông số sau: Mã sản phẩm Dòng sơ cấp (A) Dòng thứ cấp (A) Số vòng dây sơ cấp Dung lượng (VA) Cấp chính xác Đường kính (mm) Trọng lượng (kg) BD7 250 5 1 10 0,5 38 1,35 10 4.7Chọn chống sét van hạ thế: Loại U dm (kV) Điện áp cho phép lớn nhất U max (kV) Điện áp đánh thủng khi tần số 50Hz (kV) Điện áp đánh thủng xung kích khi thời gian phóng điện 2-10s (kV) Khối lượng (kg) PBH- 0,5Y1 0,5 0,5 2,5 3,5-4,5 2,0 4.8Chọn thiết bị đo đếm điện năng: Tra theo phụ lục sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn được các thiết bị đo đếm điện năng có các thông số kỹ thuật cho trong bảng sau: Tên đồng hồ ký hiệu Loại Cấp chính xác Công suất tiêu thụ(VA) Cuộn áp Cuộn dòng Ampe-mét A -378 1,5 0,1 Vôn-mét V -378 1,5 2 Công tơ hữu công kWh 2,5 [...]... 19 6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp: Trong các trạm biến áp thì nối đất an toàn và nối đất làm việc thường được nối chung với nhau Điện trở nối đất của toàn trạm biến áp hạ áp với công suất không quá 320 kVA thường có Rd ≤ 4 Ω Căn cứ vào điện trở suất của đất của đất  =0,4.104 Ω.cm & mặt bằng của trạm có đủ điều kiện đóng cọc tiếp đất thì ta chọn phương án nối đất của trạm, sau đó tính toán điện... MBA CÁP AT AN N2 N3 Tính ngắn mạch tại điểm N1: Ta tính ngắn mạch 3 pha đối xứng và nguồn được coi là có công suất vô cùng lớn vì trạm biến áp ở xa nguồn khi tính toán ngắn mạch ta có thể xem: IN = I” = I  Sơ đồ thay thế : Điện kháng hệ thống : 12 Utb = 1,05.Udm = 1,05.10 = 10,5 kV 2 U dm 10,52 XHT =   0,441() SN 250 Ta giả thiết rằng : trạm biến áp phân phối cần thiết kế được cấp điện từ một trạm. .. tổn thất điện áp vì cáp ngắn Vậy cáp tổng chọn đạt yêu cầu Kiểm tra áptômát tổng: Dòng điện cắt ngắn mạch định mức của áptômát tổng đã chọn bằng: 18 I cdm  15kA Dòng điện ngắn mạch tại N2 bằng:IN2=4,68kA Như vậy I cdm  I N 2 nên áptômát đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật Kiểm tra máy biến dòng điện: Phụ tải thứ cấp của BI gồm có: 1- Ampe mét: 0,1 VA 2- Công tơ hữu công: 2,5 VA 3- Công tơ vô công: 2,5 VA.. .Công tơ vô kVArh 2,5 công 4.9Chọn sứ hạ thế : Điều kiện chọn sứ hạ áp: Điện áp định mức (kV) : Uđm.s ≥ Uđm.m Dòng điện định mức (A): Iđm.s≥ IttH Tra PL 2.27 Giáo trình Hệ thống cung cấp điện ta chọn sứ 0  -1-375 do Nga chế tạo có các thông số sau: Loại 1 Uphá hoại F phá hoại Khối lượng Chiều cao (kV) 0  -1-375 Udm (kV) (kg) (kg) (mm) 11 375 0,7 65 5 Tính ngắn mạch: - Giả thiết ngắn mạch... ngắn mạch tại điểm N2: Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp , ta coi MBA là nguồn , vì vậy điện áp phía hạ áp không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch Do đó ta có: IN = I” = I  Sơ đồ thay thế: 13 Tổng trở của Máy Biến Áp: 2 2 Pn U dm 106 U n %.U dm 104 ZB  j 2 Sdm Sdm 2 6 2 2,95.0,4 10 4,5.0,4 104  j  18,43  j45(m) 1602 160 Cáp nối từ máy biến áp đến tủ phân phối dài 5 m , do đó ta có: ZD2 = RD2 =... yêu cầu Kiểm tra cáp tổng hạ áp: Cáp đã chọn phải thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt của dòng ngắn mạch, tức tiết diện cáp được chọn phải thỏa mãn điều kiện: F   I N 2 t Trong đó:  -Hệ số nhiệt độ, với cáp đồng  =6 t-Thời gian cắt ngắn mạch, lấy thời gian tồn tại ngắn mạch t=0,5s Tiết diện tính toán nhỏ nhất đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt bằng: Ftt min  6.4,68 0,5  19,86 mm2 Cáp đã chọn có F=70... 11,55(kA) Kiểm tra các khí cụ điện: Kiểm tra khí cụ điện cao áp (Cầu chì tự rơi): Idm cắt ≥ IN1 Sđmcắt ≥SN1 Theo như tính toán ở trên ta có : IN1 = 2,71 kA Idmcắt = 10 kA S N 1  3.U dm I N 1  3.10.2, 71  46,9 MVA Sdmc  3.U dm I dmc  3.10.10  173, 2 MVA Do đó cầu chì tự rơi đã chọn thoã mãn ( đạt yêu cầu) Kiểm tra khí cụ điện hạ áp: Thanh cái hạ áp: - Kiểm tra ổn định lực điện động: Khi có ngắn mạch... rất lớn, sự rung động có thể làm cho thanh cái bị uốn cong sinh ra phá hoại thanh cái và các sứ đỡ Do đó ta phải kiểm tra thanh cái theo điều kiện sau:  tt   cp Ta có ứng suất tcho phép của thanh góp  cp = 1400 kg/cm2 15 Ứng suất tính toán được tính theo biểu thức sau :  tt  M W Trong đó : M-momen uốn tính toán(kG/cm) W-momen chống uốn của thanh góp đặt thẳng đứng (cm3) Ta có : M W= Ftt l 1,... lục ta có kmùa khô = 0,4 kmùa mưa = 1,6 Điện trở nối đất của cả Hệ thống được tính theo công thức sau: R HT  R c R t R c t  n.R t c Trong đó: Rc : Điện trở của cọc Rt : Điện trở của thanh n : Số cọc  t;  c: Hệ số sử dụng của thanh và cọc 1 Tính điện trở nối đất của cọc: Cọc nối đất có điện trở được tính theo công thức sau: Rc   2.L 1 4.t  L (ln 2  ln ) 2. L d 2 4.t  L Trong đó : L: Chiều... gian quá độ, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch, tqd =0,5s Vậy ta có: Ftt min  6.4,68 0,5  19,86 mm2 Fcp =3.25=75 mm2 ≥ Ftt Vậy thanh góp đã cho thỏa mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Sứ đỡ hạ áp: Đặc trưng cho độ bền cơ của sứ là lực phá hoại cho phép tác động lên đầu sứ Fcp, được nhà chế tạo cho sẵn Sứ được chọn đảm bảo độ bền cơ, cần thỏa mãn điều kiện: Ftt,  0,6.Fcp Trong đó : 0,6- hệ số . dân cư đông. Nên ta không thể thiết kế trạm bệt được do vậy ta phải thiết kế trạm treo. Các thông số của trạm treo : - Diện tích mặt bằng là : 3m x 5m =15 m 2 . - Dựng 2 cột ly tâm cao 11m. 1 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO CÔNG SUẤT 160 KVA – 10/0,4 KV Công suất (kVA) Điện áp (kV) ΔP 0 (W) ΔP N (W) U N . lượng (kg/m) Dòng điện cho phép (A) 25x3 75 0,668 340 4.4Chọn Áptomát tổng: Điều kiện chọn Aptomat: Điện áp định mức (V): U đm.A ≥ U đm.m Dòng điện định mức (A): I đm.A ≥ I ttH Ta