Máy biến áp máy biến thế

Công suất máy biến áp được chọn phải đảm bảo đủ khả năng cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải, không những trong điều kiện làm việc bình thường mà ngay cả lúc sự cố.. Chế độ làm việc định

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN NHẤT THỨ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC TRẠM BIẾN ÁP 1.1 MỞ ĐẦU

Trong lưới điện quốc gia có nhiều cấp điện áp khác nhau để truyền tải điện năng đi xa từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ thì phải thông qua trạm biến áp Trạm biến áp là một công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp điện áp khác, trạm biến áp được phân loại theo điện áp, theo địa dư Theo điện áp, trạm biến áp có thể là trạm tăng áp, cũng có thể là trạm hạ áp hay là trạm trung gian Trạm tăng áp thường đặt ở nhà máy điện, làm nhiệm vụ tăng điện áp từ máy phát lên điện áp cao hơn để truyền tải điện năng đi xa Trạm hạ áp thường đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp hơn thích hợp với các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp hơn thích hợp với các hộ tiêu thụ điện Trạm biến áp trung gian chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lưới điện có cấp điện áp khác nhau Theo địa dư, trạm biến áp được phân loại thành trạm biến áp khu vực và trạm biến

áp địa phương Trạm biến áp khu vực được cấp điện từ mạng điện khu vực (mạng điện chính) của hệ thống điện để cung cấp điện cho một khu vực lớn bao gồm các thành phố, các khu công nghiệp.v.v Điện áp của trạm khu vực phía sơ cấp là 110, 220KV, còn phía thứ cấp là 110, 35, 22, 10, hay 6KV Trạm biến áp địa phương là những trạm biến điện áp được cung cấp điện từ mạng phân phối, mạng địa phương của hệ thống điện cấp cho từng xí nghiệp, hay trực tiếp cấp cho hộ tiêu thụ với điện

Theo nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp của em là thiết kế trạm biến áp phân phối có nguồn vào là cấp điện áp 110KV và phía trung áp 35KV có 4 xuất tuyến, phía 22KV có 7 xuất tuyến

Trên cơ sở những kiến thức đã được học và qua tìm hiểu thực tế tác giả đã chọn sơ đồ điện cho trạm biến áp như hình 1.1 sau đây:

1.2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC TRẠM BIẾN ÁP

- Trạm biến áp 110KV đang thiết kế là trạm biến áp phân phối có nguồn vào

là cấp điện áp 110KV và đầu ra là các xuất tuyến 22, 35KV

* Nguồn vào 110KV lấy điện từ hai nhánh của đường dây kép:

- Đường dây 110KV mạch thứ nhất qua DCL 171-7, 171-1, và MC 171, cấp nguồn 110KV cho cái C11

- Đường dây 110KV mạch thứ hai qua DCL 172-7, 172-2 và MC 172, cấp nguồn 110 KV cho thanh cái C12

* Có 2 cấp điện áp ra: Trung áp 35KV, hạ áp 22KV

- Cấp điện áp 35KV của MBA T1 qua MC 331 nối vào thanh cái C31 cung cấp nguồn cho hai xuất tuyến 371 và 373

- Cấp điện áp 35KV của MBA T2 qua MC 332 nối vào thanh cái C32 cung cấp nguồn cho hai xuất tuyến 372 và 374

Hai thanh cái C31 và C32 được nối với nhau bằng MC phân đoạn 312

- Cấp điện áp 22KV của MBA T1 qua MC 431 nối vào thanh cái C41 cung cấp nguồn cho ba xuất tuyến 471, 473 và 475

- Cấp điện áp 22 KV của MBA T2 qua MC 432 nối vào thanh cái C42 cung cấp nguồn cho ba xuất tuyến 472, 474, 476 và 478

Hai thanh cái C41 và C42 được nối với nhau bằng MC phân đoạn 412

- Máy biến áp tự dùng TD1 và TD2 dùng để cung cấp điện năng tiêu thụ cho trạm và các mạch điều khiển Nguồn cấp cho TD1 và TD2 được lấy từ thanh cái phía 22KV

- TU171 và TU172 là máy biến điện áp 110KV cung cấp tín hiệu áp cho mạch

đo lường, điều khiển và bảo vệ

- TUC31, TUC32 và TUC41, TUC42 là biến điện áp cung cấp tín hiệu áp cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ

- Các TI chân sứ máy biến áp phía 110, 35, 22KV và TI chân sứ trung tính cung cấp tín hiệu dòng cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ

- Ngoài ra các máy biến dòng ở các mạch đường dây các phía cung cấp tín hiệu cho mạch đo lường và bảo vệ máy biến áp, bảo vệ lộ tổng đường dây 110KV, 35KV và 22KV

- Ở chế độ vận hành bình thường máy biến áp T1 và T2 làm viêc song song và nhận điện từ hai mạch đường dây 110KV qua hai dao cách ly 171-7, 172-7 Máy cắt 171, 172 và hai dao cách ly hai bên ở vị trí đóng cấp nguồn cho máy biến áp

- Phía 110KV sử dụng sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng hai dao cách ly 112-1, 112-2 Ở chế độ vận hành bình thường hai dao cách ly 112-1, 112-2

ở trạng thái đóng nhằm liên lạc giữa hai thanh cái C11 và C12

- Phía 35KV sử dụng sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng máy cắt

312 Ở chế độ vận hành bình thường máy cắt 312 và hai dao cách ly 312-1, 312-2 ở

vị trí đóng nhằm liên lạc giữa hai thanh cái C31 và C32

- Phía 22KV sử dụng sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng máy cắt hợp bộ 412 Ở chế độ vận hành bình thường máy cắt ở vị trí đóng nhằm liên lạc giữa hai thanh cái C41 và C42

độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng điện ngắn mạch đi qua khí cụ điện là lớn nhất

2.2 TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP (MBA) T1 và T2

2.2.1 Giới thiệu

* Máy biến áp là một trong những thiết bị chính trong trạm biến áp vốn đầu

tư của nó chiếm một phần lớn rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của trạm biến

áp Vì vậy việc chọn số lượng máy biến áp và công suất định mức của máy biến áp

là rất quan trọng Công suất máy biến áp được chọn phải đảm bảo đủ khả năng cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải, không những trong điều kiện làm việc bình thường

mà ngay cả lúc sự cố Chế độ làm việc định mức của máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường nhưng do có thể lắp đặt theo điều kiện khí hậu tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ

* Nếu trạm chỉ đặt một MBA thì chọn công suất định mức của nó trên cơ sở xét đến khả năng quá tải thường xuyên của máy biến áp đó

* Nếu trạm đặt hai MBA thì chọn công suất định mức của nó phải xét đến khả năng quá tải sự cố khi hỏng một trong hai máy biến áp đó Trong điều kiện làm việc bình thường cả hai máy đều non tải

2.2.2 Chọn máy biến áp T1 và T2

Chọn theo điều kiện: SđmB ≥

)1(n

k

S qt tt

Trong đó - Stt : công suất tính toán của các phụ tải

- SdmB: công suất định mức của MBA

- n : Số MBA làm việc song song

- Kqt : Hệ số quá tải của MBA

Từ sơ đồ tính toán ta có thể tính được như sau:



Do trạm sử dụng hai máy nên:

SdmB

)12(4,

1 tt

S

=

4,1

48

= 34,28(MVA) Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” ta chọn được MBA có các thông số như bảng 2.1:

Bảng 2.1:

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải

*Kiểm tra quá tải bình thường:

Vì công suất của định mức của MBA đã chọn lớn hơn công suất tính toán nên

không cần phải kiểm tra quá tải bình thường

*Kiểm tra quá tải lúc sự cố:

Vì MBA đã được chọn theo điều kiện quá tái sự cố nên không cần kiểm tra

2.2.4.Tính tổn thất điện năng trong MBA

Tổn thất điện năng của MBA ,với hai máy vận hành song song được tính theo

S

P N-C tc + max22

dmB

T S

S

PN-T tT + max22

dmB

H S

- n: Số MBA vận hành song song

Tổn thất ngắn mạch của cuộn dây cao, trung , hạ được tính theo công thức sau:

40000/110 40 11,5 38,5 24 10,5 17 6 200 50 0,8

(48 24 + 282 2.24) = 4,716(MWh/ngày) Vậy tổn thất hàng năm là: A = 4,716 365 = 1721(MWh/năm)

2.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

* Mục đích của tính toán ngắn mạch là để chọn các loại khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua

* Dạng ngắn mạch tính toán và điểm ngắn mạch tính toán:

+ Dạng ngắn mạch tính toán là dạng ngắn mạch tương ứng với nó sẽ có dòng ngắn mạch chạy qua khí cụ điện là lớn nhất

+ Điểm ngắn mạch tính toán là điểm ngắn mạch mà khi xảy ra ngắn mạch tại

đó thì dòng điện qua khí cụ điện là lớn nhất

* Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế tính điện kháng các phần tử, chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điện áp

X T1

X H1 X

X D

X HT H

2.3.2 Xác định các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản

* Chọn các đại lượng cơ bản:

- Chọn: Scb = 100(MVA)

- Chọn điện áp cơ bản:

+ Cấp 110(KV): UcbC = 115(KV)

+ Cấp 35(KV): UcbT = 37(KV) + Cấp 22(KV): UcbH = 23(KV)

* Tính dòng điện cơ bản:

Cấp 110(KV): 0,502( )

115.3

100

S I

100

S I

100

S I

S X

U

S l x

N

S

S U

S U

U

H C H

N

S

S U

U TH  CT

X td

N2 H

X

1

= 4,44

Dòng điện ngắn mạch tại điểm N2:

I″N2 = I٭N2 IcbT = 4,44 1,560 = 6,926(KA)

Dòng điện ngắn mạch xung kích:

)(63,17926,6.8,1.2

I″N3 = I٭N3 IcbH = 3,3 2,510 = 8,283(KA)

Dòng điện ngắn mạch xung kích:

)(08,21283,8.8,1.2

)(59,12283,8.52,1 3

3 , 3 303 , 0

N3 H

X td

2.4.1 Tính dòng làm việc bình thường và dòng cưỡng bức:

- Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc: bình thường và cưỡng bức Ứng với hai trạng thái trên có dòng điện làm việc bình thường Ibt và dòng điện làm việc cưỡng bức Icb

- Tình trạng làm việc bình thường là tình trạng làm việc mà trong khu vực đang xét không có phần tử nào đó bị cắt ra bắt buộc Dòng điện tương ứng với tình trạng đó gọi là dòng điện làm việc bình thường Ibt Nó được dùng để chọn khí cụ điện kinh tế

- Tình trạng làm việc cưỡng bức là tình trạng làm việc mà trong khu vực đang xét có phần tử nào đó bị cắt ra bắt buộc Dòng điện tương ứng với tình trạng

đó gọi là dòng điện cưỡng bức Icb Nó được dùng để chọn khí cụ điện phát nóng lâu dài

* Các mạch phía 110 KV:

● Đường dây liên lạc với hệ thống:

)(125,0110.3.2

483

403

404,13

- Dòng điện làm việc bình thường của thanh cái có thể lấy bằng dòng qua máy biến

áp lớn nhất nối vào thanh cái đó: 0,209( )

110.3

403

U

S I

404,13

* Các mạch phía 35KV:

● Trung áp máy biến áp:

)(659,035.3

403

404,1

- Dòng điện làm việc bình thường của thanh cái có thể lấy bằng dòng qua máy biến

áp lớn nhất nối vào thanh cái đó

)(659,035.3

403

404,1.3

- Dòng điện làm việc bình thường của thanh cái có thể lấy bằng dòng qua máy biến

áp lớn nhất nối vào thanh cái đó

40

404,1

40

404,1

- Yêu cầu của máy cắt điện là phải có khản năng cắt lớn, thời gian cắt ngắn, khi đóng cắt không được gây cháy nổ và phải có khả năng đóng cắt một số lần nhất định mới đem ra sửa chữa, kích thước và trọng lượng máy cắt phải gọn nhẹ, kết cấu đơn giản, giá thành hạ

- Với cấp điện áp cao và trung do đặt ngoài trời nên chọn cùng loại máy cắt

Ở đây ta chọn loại máy cắt điện SF6

- Ở thiết bị phân phối do đặt trong nhà nên chọn máy cắt hợp bộ

- Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phục vụ cho sửa chữa, kiểm tra

và tạo khoảng cách an toàn trông thấy được khi sửa chữa thiết bị

* Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:

Tra tài liệu: “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” ta

chọn được các máy cắt và DCL có thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.3: BẢNG CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN – CÁC THÔNG SỐ MÁY CẮT ĐÃ CHỌN

Thông số tính toán Thông số định mức của máy cắt Điểm

110-110 2 40 102

N2 35 0,9226 6,926 17,63

BBY-40/2000

110-35 2 40 100

N3 22 1,468 8,283 21,08

BMV-20F

24 2,5 31,5 80

Bảng 2.4: BẢNG CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN – CÁC THÔNG SỐ DAO CÁCH LY ĐÃ CHỌN

Thông số tính toán Thông số định mức của dao cách ly Điểm

- Thanh cái được chọn theo dòng phát nóng cho phép (hoặc theo mật độ kinh

tế của dòng điện) và kiểm tra theo điều kiện vầng quang, điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch

* Kiểm tra phát nóng lúc làm việc cưởng bức:

- Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ Icb = 292,6(A)

 Icp = 445(A) > Icb = 292,6(A)

- Kết luận: Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lúc làm việc cưởng bức

* Kiểm tra điều kiện vầng quang:

- Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UHT = 110(KV)

Trong đó: Uvq là điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang và được xác định theo công thức:

)(lg

r

a r m

U vq 

Với : r: bán kính ngoài của dây dẫn (cm)

a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm)

m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn

( Với dây dẫn nhiều sợi, chọn m = 0,87)

Chọn 3 pha cùng đặt trên một mặt phẳng ngang, khoảng cách giữa các pha là

a = 250 (cm) Khi đó pha giữa giảm 4% và pha bên tăng 6%

Kết luận: Vậy thanh góp đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang

* Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smi n=

B = IN T C T a = 5,28 0.50.05 = 3,915(KA S2

1)

16 2 = 221(mm2) Vậy thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

b Chọn dây dẫn từ cao áp máy biến áp lên thanh góp 110KV

* Kiểm tra phát nóng lúc làm việc cưởng bức:

- Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ Icb = 292,6(A)

 Icp = 445(A) > Icb = 292,6(A)

- Kết luận : Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lúc làm việc cưởng bức

* Kiểm tra điều kiện vầng quang:

- Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UHT = 110(KV)

Trong đó: Uvq - là điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang và được xác định theo công thức:

) KV ( r

a lg r m

U vq =84

Với: r là bán kính ngoài của dây dẫn (cm)

a : khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm)

m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn

(Với dây dẫn nhiều sợi, chon m = 0,87)

Chọn 3 pha cùng đặt trên một mặt phẳng ngang, khoảng cách giữa các pha là

a = 250 (cm) Khi đó pha giữa (có Uvq nhỏ nhất) giảm 4% và pha bên tăng 6%

- Kết luận: Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang

* Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smi n=

16 2 = 221(mm2) > Smin

Vậy thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

c Chọn sứ treo cho mạch 110KV

* Chọn sứ theo điều kiện quá áp nội bộ, số lượng bát sứ trong một chuổi được chọn theo điều kiện: n =

H E

U k u

qanb

Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” chọn

22,203.1,1





H E

U k u qanb

t P

T i i (100.4 90.4 80.10 70.6) 7227( ) 5000

100

365365

- Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” ta chọn được dây dẫn mềm loại AC - 500 có Icp = 980(A), bán kính r = 12(mm)

* Kiểm tra phát nóng lúc làm việc cưởng bức:

- Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ Icb = 922,6(A)

 Icp = 980(A) > Icb = 922,6(A)

- Kết luận: Thanh cái đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lúc làm việc cưỡng bức

* Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smi n=

Vậy thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

Ta không cần kiểm tra vầng quang vì ở đây điện áp định mức 35(KV) < 110(KV)

b Chọn dây dẫn từ trung áp máy biến áp lên thanh cái 35KV

* Chọn tiết diện:

- Tiết diện được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế:

kt

bt kt

(7227)

6.7010.804.904.100(100

365365

%

- Tra bảng 5.3 tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” ta chọn được jkt = 1(A/mm2)

659 1

* Kiểm tra phát nóng lúc làm việc cưởng bức:

- Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ Icb = 922,6(A)

 Icp = 980(A) > Icb = 922,6(A)

- Kết luận: Thanh cái đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lúc làm việc cưỡng bức

* Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin =

Vậy thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

Ta không cần kiểm tra vầng quang vì ở đây điện áp định mức 35(KV) < 110(KV)

c Chọn sứ treo cho mạch 35 KV

- Chọn sứ theo điều kiện quá áp nội bộ, số lượng bát sứ trong một chuỗi được chọn theo điều kiện: n =

H E

U k u

77.1,1





H E

U k u qanb

Chọn thanh cái bằng thanh dẫn cứng

- Dòng điện làm việc binh thường: Ibt = 1,049(KA) = 1049(A)

- Dòng điện làm việc cưỡng bức : Icb = 1.468(KA) = 1468(A)

Với dòng điện làm việc cưỡng bức như vậy ta chọn thanh dẫn đơn bằng đồng có các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.5:

Kích thước thanh

dẫn (mm)

Tiết diện một thanh (mm2)

Trọng lượng một thanh (KG/m)

Dòng điện cho phép

.

2 i xk a

- (i )3

xk

2: Là dòng xung kích ngắn mạch ba pha

- a: Khoảng cách giữa các pha thanh dẫn.Chọn a = 40(cm)

- l: Chiều dài nhịp thanh dẫn.Chọn l =120(cm)

102

= 1000(cm3)

Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn như sau:

Đối với thanh đồng  cp = 1400(KG/cm2) >  tt

 Thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động

* Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smi n =

C: là hằng số phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn.Với dây nhôm ta chọn C = 70 A2S

Giả sử thời gian cắt ngắn mạch là 0,1s và nguồn cung cấp ở xa điểm ngắn mạch do

đó ta chọn TC = 0.5s, hơn nữa ở cấp điện áp 22KV ta có thể lấy Ta = 0,05s

N

B = IN T C T a =8,283 0.50.05 = 6,142(KA S2

1)

= 87,74(mm2)

Vậy thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

Ta không cần kiểm tra vầng quang vì ở đây điện áp định mức 22(KV) < 110(KV)

b Chọn cáp ngầm từ hạ áp MBA đến thanh cái 22KV

Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện bằng PVC, với chiều dài 0,1 km đặt trong hầm cáp

Tiết diện được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế:

kt

bt kt

(7227)

6.604.704.804.906.100(100

365365

%

- Tra bảng 5.3 tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” ta chọn được jkt = 1(A/mm2 )

1049 1

* Kiểm tra phát nóng khi làm việc bình thường:

Giả sử cáp được chế tạo theo đơn đặt hàng nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ:

K1 = 1; K2 = 1

 K1.K2 .Icp = 355.3(A) > 1065(A) > 1049(A)

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

c Chọn cáp ngầm nối từ tủ hợp bộ đến các xuất tuyến 22KV

Chọn cáp nhôm 3 lõi cách điện bằng PVC, với chiều dài 0,2 km đặt trong hầm cáp Tiết diện được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế:

kt

bt kt

4

= 105(A)

h h

t P

T i i (100.4 90.4 80.10 70.6) 7227( ) 5000

100

365365

* Kiểm tra phát nóng khi làm việc bình thường:

Giả sử cáp được chế tạo theo đơn đặt hàng nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ:

K1 = 1; K2 = 1

 K1.K2 .Icp = 240(A) > 105(A)

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

2.4.4 Chọn máy biến dòng điện:

a Giới thiệu

- Chức năng của máy biến dòng điện là biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A (đôi khi 1A và 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho các mạch đo lường, bảo vệ, tín hiệu, điều khiển…Riêng biến dòng hạ áp chỉ làm nhiệm vụ cấp nguồn cho đo đếm.Kí hiệu máy biến dòng là TI hoặc BI hoặc CT

- Thường máy biến dòng được chế tạo với 5 cấp chính xác 0,2; 0,5; 1; 3 và

10 Về hình thức, máy biến dòng được chế tạo kiểu hình hộp, kiểu hình xuyến, kiểu trục, kiểu đế

b Điều kiện chọn:

Máy biến dòng được chọn theo các điều kiện sau:

● Sơ đồ nối dây và kiểu máy

● Điện áp định mức:

UđmBI ≥ Umg

● Dòng điện định mức:

2,1

cb BI

xk đm

d I i

K . 1 

2

Trong đó:

Kd - bội số ổn định động của BI

Iđm1 - dòng định mức sơ cấp của BI

Riêng đối với BI kiểu sứ đỡ, điều kiện ổn định động là:

Fcp ≥ Ftt

Với:

Fcp – lực tác động cho phép lên đầu sứ

Ftt – lực tính toán đặt lên đầu sứ của biến dòng

● Ổn định nhiệt:

(Iđm1 Knhđm)2.tnhđm ≥ BN

Knhđm - bội số ổn định nhiệt định mức của BI

tnhđm - thời gian ổn định nhiệt định mức

Với BI có dòng sơ cấp từ 1000(A) trở lên, không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Máy biến dòng kiểu thanh dẫn không cần kiểm tra ổn định động vì thanh dẫn đã được kiểm tra đảm bảo ổn định động

2.4.4.1 Chọn máy biến dòng phía cao áp 110KV:

Theo vị trí đặt BI đặt ngoài trời

Cấp chính xác: chọn cấp chính xác 0,5

Điện áp : UđmBI ≥ Umg = 110(KV)

Dòng điện:

2,1

292.02,

 cb BI đm

I

I = 0,243(KA) = 243(A) Tra tài liệu ” Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hửu Khải ” ta chọn được máy biến dòng TФHP – 110M có các thông số sau:

Phụ tải định mức TФH–110M 110 400 5 0,5 0,8

Phụ tải thứ cấp của BI: ZđmBI ≥ Zdc + Zdd

Bảng 2.7: Bảng phân bố phụ tải

Phụ tải các pha (VA) Tên dụng cụ Loại

A B C Ampe kế  - 335 0,5 0,5 0,5

Oát kế tác dụng Д - 335 0,5 - 0,5

Oát kế phản kháng Д - 335 0,5 - 0,5

Oát kế tự ghi H -348 10 - 10

Tổng cộng 11,5 0,5 11,5

Từ bảng trên ta thấy pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 11,5(VA)

Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A (pha C) là:

)(46,05

5,11

dd dc

l r

Z Z

Z     

Suy ra:

dc đm

tt dd

Z Z

l S

,

0

30

Vậy chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện: S = 2(mm2).

Biến dòng đã chọn có IđmS > 1000(A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Máy biến dòng loại này không cần kiểm tra ổn định động vì thanh dẫn đã được

kiểm tra đảm bảo ổn định động

2.4.4.2 Chọn máy biến dòng phía trung áp 35KV:

Theo vị trí đặt BI đặt ngoài trời

Cấp chính xác: chọn cấp chính xác 0,5

Điện áp: U đm BI U đm LĐ 35 KV( )

Dòng điện:

2,1

9226.02,

 cb BI đm

I

I = 0,768 (KA) = 768(A)

Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hửu Khải “ ta

chọn được máy biến dòng TФHP – 35 có các thông số ở bảng 2.8

Bảng 2.8:

Loại BI Uđm(KV) IđmS(A) IđmT(A) Cấp chính

xác

Phụ tải định mức TФHP – 35 35 1000 5 0,5 1,2

Phụ tải thứ cấp của BI : ZđmBI ≥ Zdc + Zdd

Bảng 2.9: Bảng phân bố phụ tải

Phụ tải các pha (VA) Tên dụng cụ Loại

A B C Ampe kế  - 335 0,5 0,5 0,5

Oát kế tác dụng Д - 335 0,5 - 0,5

Oát kế phản kháng Д - 335 0,5 - 0,5

Oát kế tự ghi H -348 10 - 10

Tổng cộng 11,5 0,5 11,5

Từ bảng trên ta thấy pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 11,5(VA)

Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A(pha C) là:

)(46,05

5,11

dd dc đm

S

l r

Z Z

Z     

Suy ra:

dc đm

tt dd

Z Z

l S

30.0175,0





dd

Vậy chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện: S = 1(mm2).

Biến dòng đã chọn có IđmS = 1000(A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Máy biến dòng loại này không cần kiểm tra ổn định động vì thanh dẫn đã được kiểm tra đảm bảo ổn định động

2.4.4.3 Chọn máy biến dòng phía hạ áp 22KV (Đã có trong tủ hợp bộ)

2.4.5 Chọn máy biến điện áp

a Giới thiệu:

- Máy máy biến điện áp, kí hiệu là BU hoặc TU hoặc VT, có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100 V hoặc 100/ 3V, cấp nguồn áp cho các mạch đo lường, điều khiển, tín hiệu, bảo vệ…

- Máy biến điện áp được chế tạo với điện áp từ 3 KV trở lên, có loại khô loại dầu Loại khô chỉ đặt cho trạm phân phối trong nhà, loại dầu có thể đặt mọi chỗ

- Nguyên tắc làm việc của BU giống máy biến áp thường nhưng công suất định mức của nó thường rất nhỏ từ vài chục đến vài trăm (20-200)VA, tổng trở mạch ngoài của BU rất lớn do đó có thể xem tình trạng làm việc của BU là không tải

b Điều kiện chọn:

Máy biến điện áp được chọn theo các điều kiện sau:

● Điện áp

● Sơ đồ đấu dây, kiểu máy

● Cấp chính xác

● Công suất định mức

● Chọn dây dẫn nối BU với các dụng cụ đo lường

2.4.5.1 Chọn máy biến điện áp phía cao áp 110KV

Điều kiện chọn:

- Điện áp: UđmBU ≥ Umạng = 110KV

- Cấp chính xác: Vì BU cung cấp cho nguồn đo đếm nên ta chọn ba BU 1 pha 3 nối

Ү/Ү/ có cấp chính xác là 0,5

- Phía sơ cấp của máy có cuộn dây quấn đấu giác hở Khi ngắn mạch không đối

xứng (một pha hoặc hai pha) ở hai đầu cuộn tam giác xuất hiện điện áp nhờ đó ta có

thể kiểm tra được tình trạng của mạng

- Công suất phụ tải thứ cấp của BU: Spt ≤ SđmBU

Bảng 2.10: Bảng phân bố công suất

Phụ tải BU (AB) Phụ tải BU (BC) Tên dụng cụ Kí

hiêu

Loại

P (W) Q(VAR) P (W) Q(VAR)Vôn mét V B-2 7,2 -

Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” ta chọn được máy biến điện áp loại HKФ-110 có các thông số ở bảng 2.11

Bảng 2.11:

Điện áp định mức (V) Loại BU Sơ cấp Thứ cấp

chính

Thứ cấp phụ

Cấp chính xác

Công suất định mức (VA) HKФ-110 110000/ 3 100/ 3 100/3 0,5 150

- Chọn dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo:

Dây dẫn được chọn phải thoả mãn điều kiện:

+ Tổn thất điện áp trên dây dẫn: ΔU ≤ Ucp = 0,5 %

+ Để đảm bảo độ bền cơ học, tiết diện nhỏ nhất của thanh dẫn phải thoả mãn:

30.0175,

417 0 3 100

35 0 7 39

2

 ΔU% = 0,417% ≤ ΔUcp = 0,5%

- Kết luận: Vậy BU đã chọn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

2.4.5.2 Chọn máy biến điện áp phía trung áp 35KV

Điều kiện chọn:

- Điện áp: UđmBU ≥ Umạng = 35(KV)

- Cấp chính xác: Vì BU cung cấp cho nguồn đo đếm nên ta chọn ba BU 1 pha nối

Bảng 2.12: Bảng phân bố công suất

Phụ tải BU (AB) Phụ tải BU (BC) Tên dụng cụ Kí

hiêu

Loại

P (W) Q(VAR) P (W) Q(VAR)Vôn mét V B-2 7,2 -

- Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu Khải ” chọn

được máy biến điện áp loại 3HOM-35 có các thông số ở bảng 2.13

Bảng 2.13:

Điện áp định mức (V) Loại BU

Sơ cấp Thứ cấp

chính

Thứ cấp phụ

Cấp chính xác

Công suất định mức (VA) 3HOM-35 35000/ 3 100/ 3 100/3 0,5 150

- Chọn dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo:

Dây dẫn được chọn phải thoả mãn điều kiện:

+ Tổn thất điện áp trên dây dẫn: ΔU ≤ ΔUcp = 0,5 %

+ Để đảm bảo độ bền cơ học, tiết diện nhỏ nhất của thanh dẫn phải thoả mãn:

Điện trở của dây dẫn:

- Tổn thất điện áp trên dây dẫn:

ΔU% =

100 3 0,417%

35 , 0 7 , 39

2

ddT

dd pt

U

r

S

 ΔU% = 0,417% ≤ ΔUcp = 0,5%

- Kết luận: Vậy BU đã chọn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

2.4.6 Tính toán tự dùng cho TBA

- Công suất tự dùng trong TBA tuy không lớn nhưng đòi hỏi yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao, không thể mất điện.Vì vậy ta nên trang bị hai MBA tự dùng có cùng công suất, một máy vận hành và một máy dự phòng

- Thông thường đối với các trạm biến áp 110KV thì công suất của MBA tự dùng khoảng 100(KVA)

- Theo điều kiện trên thì ta chọn được MBA tự dùng có thông số kỹ thuật sau:

Bảng 2.14:

Loại BAD -100-22 / 0,4 (Đông Anh-HN)

Tổ nối dây Y0/Y0

Phương pháp làm mát ONAN (Tự nhiên)

Công suất định mức (KVA) 100

30 0175 ,

2.4.7 Lựa chọn cầu chì tự rơi FCO

- Để bảo vệ cho MBA tự dùng khi xảy ra sự cố ngắn mạch, quá tải các dao

động có xung dòng lớn đến MBA tự dùng ở đây ta dùng cầu chì tự rơi FCO Bộ

phận chính của cầu chì bao gồm dây chảy và vỏ, có khi còn có cả bộ phận dập hồ

quang Nguyên lý làm việc của cầu chì là khi có dòng bình thường từ định mức trở

xuống thì dây chảy không chảy ra nhưng khi có quá dòng điện tăng cao lên quá

dòng điện định mức thì dây chảy phát nóng và chảy ra, hồ quang phát sinh rồi bị

dập tắt, mạch điện bị ngắt Quá dòng càng lớn thì cắt ngắn mạch càng nhanh

Điều kiện chọn FCO là:

1.0.4,1

= 3,67(A)

Với Kqt hệ số quá tải của MBA

Căn cứ vào các điều kiện trên ta chọn lựa FCO có các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.15:

Loại FCO Tiêu chuẩn chế tạo IEC 265;282

Điện áp định mức 24 Điều kiện lắp đặt Ngoài trời Tần số định mức 50 Dòng điện định mức (A) 100

Điện áp chiụ đựng xung sét (KV) 125

Dòng đóng cắt MBA không tải (A) 2,5

Dòng đóng cắt đường dây không tải (A) 10

Dòng ngắn mạch định mức(1s) KA 12

PHẦN II THIẾT KẾ PHẦN NHỊ THỨ

- Để bảo vệ cho MBA làm việc an toàn cần phải tính đầy đủ các hư hỏng bên trong MBA và các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của MBA Từ đó đề ra các phương án bảo vệ tốt nhất, loại trừ các hư hỏng và ngăn ngừa các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc của MBA

1.1.2 Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường xảy ra với MBA 1.1.2.1 Sự cố bên trong MBA

Sự cố bên trong MBA được chia làm hai nhóm sự cố trực tiếp và sự cố gián tiếp:

- Sự cố trực tiếp là ngắn mạch các cuộn dây, hư hỏng cách điện làm thay đổi đột ngột các thông số điện

- Sự cố gián tiếp diễn ra từ từ nhưng sẽ trở thành sự cố trực tiếp nếu không phát hiện và xử lý kịp thời (như quá nhiệt bên trong MBA, áp suất dầu tăng cao…)

Vì vậy yêu cầu bảo vệ sự cố trực tiếp phải nhanh chóng cách ly MBA bị sự cố ra khỏi hệ thống điện để giảm ảnh hưởng đến hệ thống Sự cố gián tiếp không đòi hỏi phải cách ly MBA nhưng phải được phát hiện, có tín hiệu báo cho nhân viên vận hành biết để xử lý Một số sự cố thường gặp bên trong máy biến áp là:

a Ngắn mạch giữa các pha trong máy biến áp ba pha:

Dạng ngắn mạch này rất hiếm khi xảy ra, nhưng nếu xảy ra dòng ngắn mạch sẽ rất lớn so với dòng một pha

Hình 1.1: Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây MBA

b Ngắn mạch một pha:

Có thể là chạm vỏ hoặc lõi thép MBA Dòng ngắn mạch một pha lớn hay nhỏ phụ thuộc chế độ làm việc của điểm trung tính MBA đối với đất và tỷ lệ vào khoảng cách từ điểm chạm đất đến điểm trung tính

Hình 1.2: Ngắn mạch một pha chạm đất

c Ngắn mạch giữa các vòng dây của cùng một pha:

Khoảng (70÷80)% hư hỏng MBA là từ chạm chập giữa các vòng dây cùng 1 pha bên trong MBA (hình 1.3)

Trường hợp này dòng điện tại chỗ ngắn mạch rất lớn vì một số vòng dây bị nối ngắn mạch, dòng điện này phát nóng đốt cháy cách điện cuộn dây và dầu biến áp, nhưng dòng điện từ nguồn tới máy biến áp IS có thể vẫn nhỏ (vì tỷ số MBA rất lớn so với

số ít vòng dây bị ngắn mạch) không đủ cho bảo vệ rơle tác động

Hình 1.3: Ngắn mạch giữa các vòng dây trong cùng một pha

Ngoài ra còn có các sự cố như hư thùng dầu, hư sứ dẫn, hư bộ phận điều chỉnh đầu phân áp…

1.1.2.3 Dòng điện từ hóa tăng vọt khi đóng MBA không tải

Hiện tượng dòng điện từ hóa tăng vọt có thể xuất hiện vào thời điểm đóng MBA không tải Dòng điện này chỉ xuất hiện trong cuộn sơ cấp MBA Nhưng đây không phải là dòng điện ngắn mạch do đó yêu cầu bảo vệ không được tác động

1.1.2.4 Sự cố bên ngoài ảnh hưởng đến tình trạng làm việc của MBA

- Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải

- Mức dầu bị hạ thấp do nhiệt độ không khí xung quanh MBA giảm đột ngột

- Quá điện áp khi ngắn mạch một pha trong hệ thống điện …

1.2 THANH GÓP

1.2.1 Đặt vấn đề

Sự cố xảy ra với thanh góp rất ít, nhưng vì thanh góp là đầu mối liên hệ của nhiều phần tử trong hệ thống nên khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và tin cậy thì có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng và làm tan rã hệ thống Với thanh góp có thể không cần xét đến bảo

vệ quá tải vì khả năng quá tải của thanh góp là rất lớn

Bảo vệ thanh góp cần thỏa mãn những đòi hỏi rất cao về chọn lọc, khả năng tác động nhanh và độ tin cậy

1.2.2 Nguyên nhân gây sự cố trên thanh góp

Các nguyên nhân gây sự cố trên thanh góp có thể là:

- Hư hỏng cách điện do già cỗi vật liệu

Đối với hệ thống thanh góp phân đoạn hay hệ thống nhiều thanh góp cần cách

ly thanh góp bị sự cố ra khỏi hệ thống càng nhanh càng tốt

1.3 ĐƯỜNG DÂY

1.3.1 Phân loại các đường dây

Hiện nay có nhiều cách để phân loại các đường dây, theo cấp điện áp người ta

có thể phân biệt:

- Đường dây hạ áp: U < 1KV

- Đường dây trung áp: 1KV ≤ U ≤ 35KV

- Đường dây cao áp: 60KV ≤ U ≤ 220KV

- Đường dây siêu cao áp: 330KV ≤ U ≤ 1000KV

- Đường dây cực cao áp: U > 1000KV

Thông thường các đường dây có cấp điện áp danh định từ 110KV trở lên được gọi là đường dây truyền tải và dưới 110 kV trở xuống gọi là đường dây phân phối Theo cách bố trí đường dây có: đường dây trên không, đường dây cáp, đường dây đơn, đường dây kép…

1.3.2 Các dạng sự cố và bảo vệ để bảo vệ đường dây tải điện

Những sự cố thường gặp đối với đường dây tải điện là ngắn mạch (một pha

hoặc nhiều pha), chạm đất một pha (trong lưới điện có trung tính cách đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang), quá điện áp (khí quyển hoặc nội bộ), đứt dây và quá tải