Tính toán và thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV

Tính toán và thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

TP.HCM, tháng 12 năm 2012

Giảng viên hướng dẫn.

Ký tên:

LỜI NÓI ĐẦU 

Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra của cải vật chất phục vụ đờisống con người Theo sự phát triển của xã hội, con người đã khai thác rất nhiều nguồnnăng lượng như: than đá, dầu mỏ, nguồn chảy của dòng sông và biển cả, mặt trời, gió, v.v.nhưng ưu việt hơn hết là nguồn năng lượng điện Điện năng dễ dàng được biến đổi thànhcác nguồn năng lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, cơ năng… ngoài ra điện năngcòn là nguồn năng lượng sạch và dễ dàng truyền tải Tuy nhiên điện năng là một nguồnnăng lượng đặc biệt Năng lượng không thể cất giữ khi dư thừa Do đó yêu cầu được đặt

ra là phải sử dụng điện sao cho có hiệu quả

Ngày nay điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành như: điện tử, giaothông vận tải, chiếu sáng cho đến nông nghiệp… chính vì vai trò quan trọng của nănglượng điện đối với đời sống xã hội, mà điện năng được coi là thước đo về trình độ vănminh và sự phồn vinh của một quốc gia

Trong bối cảnh nước ta hiện nay, nền kinh tế đang phát triển, điều này gắn liền với

sự ra đời hàng loạt các nhà máy, xí nghiệp hình thành nên các khu công nghiệp, khu chếxuất Điều này làm cho nhu cầu sử dụng điện ngày càng nhiều

Nhằm đẩy mạnh quá trình phát triển, biến nước ta từ một nước nghèo nàn lạc hậuthành một nước phát triển giàu mạnh Đảng và nhà nước ta đã ra sức chỉ đạo và thực hiệnquá trình điện khí hóa toàn quốc Với sự giúp đỡ của các tổ chức tài chính quốc tế, với sự

nỗ lực của nhân dân ta chúng ta đã và đang xây dựng được nhiều nhà máy có công suấtlớn nhằm đáp ứng nhu cầu về điện của nước ta Bên cạnh đó ta đã xây dựng được đội ngũcán bộ kỹ thuật đông đảo, trình độ cao về cung cấp điện

MỤC LỤC

Lời nhận xét của giáo viên Trang 1

Lời nói đầu Trang 2

Mục lục Trang 3

Chương I :Tổng quan về trạm biến áp Trang 4.

Chương II: Tính toán phụ tải điện các cấp Trang 12.

Chương III: Chọn sơ đồ cấu trúc Tính toán chọn máy biến áp Trang 17

Chương IV: Lựa chọn sơ đồ nối điện chính cho trạm biến áp Trang 27.

Chương V: Tổn thất điện năng trong máy biến áp Trang 34.

Chương VI: Tính toán ngắn mạch Trang 37.

Chương VII: Chọn khí cụ điện Trang 46.

Chương VIII: Điện tự dùng cho trạm biến áp Trang 70.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22KV



CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP :

Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác.

Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện

Nhà máy điện và trạm biến áp là các phần tử quan trọng trong hệ thống điện có thểcung cấp điện năng cho phụ tải ở một nơi khác xa hơn, khoảng cách xa đó nhiều cây số

Sự chọn lựa một trung tâm phát điện liên quan đến nhiều vấn đề như cần một số vốn đầu

tư ban đầu lớn, phí tổn hao khai thác nhiều hay ít, và vị trí cần thiết kế lắp đặt ở xa nơicông chúng để tránh gây bụi bặm và ồn ào Do đó ở hầu hết mọi nơi điện năng đượctruyền tải, chuyên chở từ một nơi nào đó (nhà máy phát điện) đến nơi tiêu thụ Sự truyềntải điện năng đi xa sẽ nảy sinh ra nhiều vấn đề, nhất là chi phí cho hệ thống các truyền tảiđiện và tổn hao điện năng Phương pháp hữu hiệu nhất để giảm đi chi phí này là bằngcách nâng mức điện áp lên cao, khi đó tiết diện dây cáp và tổn hao điện năng truyền tảigiảm đáng kể Tuy nhiên mức điện áp chỉ nâng đến một cấp nào đó để phù hợp vơí vấn đềcách điện và an toàn Hiện nay nước ta đã nâng mức điện áp lên đến 500 (kV) để tạothành một hệ thống điện hoàn hảo vận hành từ năm 1994 đến nay

Chính vì lẽ đó trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ chính là nâng điện áp lên cao khitruyền tải, rồi những trung tâm tiếp nhận điện năng (cũng là trạm biến áp) có nhiệm vụ hạmức điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu

 Trong thiết kế và vận hành mạng điện thường gặp hai danh từ: trạm phân phốiđiện và trạm biến áp Trạm phân phối điện chỉ gồm các thiết bị như: dao cách ly,máy cắt, thanh góp… Dùng để nhận và phân phối điện năng đến phụ tải không cóbiến đổi điện áp

1 Phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ:

Trạm biến áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng của trạm

a Theo điện áp thì có hai loại:

- Trạm tăng áp: thường đặt ở những nhà máy điện có nhiệm vụ nângđiện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải đi xa

- Trạm hạ áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệthống truyền tải rồi giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cung cấp điệncho các phụ tải tiêu thụ

- Trạm biến áp giảm áp có hai loai:

 Trạm biến áp trung gian hay trạm biến áp chính : là trạm nhậnđiện áp từ hệ thống có điện áp từ 220 KV đến 22KV biến đổi xuống

b Theo mức độ quy mô của trạm biến áp, người ta chia thành hai loại:

- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực: thường

có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho một khu vực phụ tải lớn ở cácvùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn, … Điện áp ở phía sơ cấpthường là 500; 220; 110 kV, điện áp phía thứ cấp thường là 110; 66; 35;22; 15 kV

- Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương:nhận điện từ các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cungcấp trực tiếp cho các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư, … qua các đườngdây phân phối

- B1 Trạm biến áp chung còn gọi là trạm biến áp chính, trạm cónhiệm vụ nhận điện của hệ thống với điện áp 220 KV biến đổi thành cấpđiện áp 110/ 22/ 0,4KV.

- B2 Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm biến áp trung gianbiến đổi xuống các lọai điện áp thích hợp để phục vụ cho các phụ tảiphân xưởng

2 Theo hình thức hay cấu trúc của trạm mà chia trạm thành trạm ngoài trời hoặc trạm trong nhà.

a. Ngoài trời: Tất cả các thiết bị đều đặt ngoài trời riêng phần phân phốiđiện áp thì đặt trong nhà Trạm ngoài trời thích hợp cho các trạm trung giancông suất lớn có đủ diện tích để đặt các thiết bị ngoài trời

b. Trạm trong nhà: Tất cả các thiết bị đều đặt trong nhà Loại này thườnggặp ở các trạm biến áp, phân xưởng, trạm Gis

3 Các thiết bị chính trong trạm biến áp:

a Máy biến áp: (MBA)

- Là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này đến cấp điện ápkhác

- Các thông số định mức máy biến áp:

 Công suất định mức máy biến áp

 Khả năng quá tải máy biến áp

- Dùng biến đổi dòng điện sơ cấp về một giá trị dòng điện thích hợp ởđầu ra thứ cấp.

- Các loại biến dòng: máy biến dòng kiểu một vòng quấn, máy biếndòng kiểu bậc cấp, máy biến dòng thứ tự không, máy biến dòng kiểu bù,biến dòng kiểu lắp sẵn

c Máy biến áp đo lường(BU)

- Dùng biến đổi điện áp về cấp điện áp tương ứng với thiết bị đolường, tự động…

- Các loại máy biến áp đặc biệt: máy biến áp kiểu 3 pha năm trụ, máybiến áp kiểu bậc cấp, máy biến áp kiểu phân chia điện dung

d Dao cách ly(CL)

- Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy được đểđảm bảo an toàn khi sửa chữa máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện,đường dây… Đóng cắt khi không có dòng hoặc dòng nhỏ, điện áp khôngcao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện

- Các loại: dao cách ly tự động, dao ngắn mạch

f Chống sét van:

- Dùng để bảo vệ các thiết bị trong trạm không bị hư hại khi có sóngquá điện áp khí quyển truyền vào từ đường dây tải điện

- Dùng để đóng cắt dòng điện vào trạm

h Sứ đỡ:

- Có tác dụng nâng đỡ đường dây tải điện trên không Sứ đỡ thườngđược chế tạo mỗi sứ chịu được 25 KV Nếu điện thế cao hơn thì ghép nốinhiều sứ với nhau

- Khoảng điện thế lớn nhất mà sứ đỡ được dùng là điện thế 50KV Nếuđiện thế lớn hơn thì phải dùng sứ treo

4 Những vấn đề cần lưu ý khi thiết kế trạm biến áp:

Trạm biến áp nên đặt gần các phụ tải

Thuận tiện giao thông để dễ dàng chuyên chở các thiết bị xây dựng trạm.Không nên đặt ở các trung tâm thành phố vì sẽ làm tăng chi phí đầu tưcũng như làm mất mỹ quan đô thị

Nên đặt trạm ở những nơi khô ráo, tránh những khu vực ẩm ướt hoặc mựcnước ngầm cao hơn đáy móng

Tránh đặt trạm ở các vùng đất dễ sạt lở

Tránh xa các khu vực dễ cháy nổ

Tóm lại: Việc chọn vị trí cố định đặt trạm biến áp là khá quan trọng vì nó sẽquyết định về chi phí, tính an toàn và thuận tiện khi vận hành

5 Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp:

Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ là phải đảm bảo đủ điện năngvới chất lượng nằm trong phạm vi cho phép Ngoài ra phải đảm bảo về mặtkinh tế, an toàn, … một phương án được xem là hợp lý khi thỏa mãn các yêucầu sau:

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất loại phụ tải)

- Vốn đầu tư thấp

- An toàn cho người và thiết bị

- Thuận tiện sửa chữa, vận hành

- Có tính khả thi

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 củatrạm biến áp

III NHIỆM VỤ THIẾT KẾ :

 Nhiệm vụ của đồ án này là thiết kế trạm biến áp 220/ 110/22KV với các số liệunhư sau: đường dây:2x45 km, Có công suất là: 2500MVA

Các phụ tải tại các cấp điện áp

3 Khu công nghiệp 110 70 0.8 4x30 km Hình 4

Nguồn cung cấp

1 Điện áp hệ thống:

UHT = 220KV, số đường dây là 2x45 km

SHT = 2500MVA, X*HT = 0.27

2 Các phụ tải ở cấp điện áp:

a Phụ tải ở 220KV:

- Công suất: Smax = 60MVA

- Hệ số công suất cosφ = 0, 8

- Có đường dây 2x20km

b Phụ tải ở 110KV:

- Công suất: Smax = 70MVA

- Hệ số công suất cosφ= 0, 8

- Có đường dây 4x30km

c Phụ tải ở 22KV:

- Công suất: Smax = 45MVA

- Hệ số công suất cosφ = 0, 9

- Có đường dây 6x35km

d Phụ tải ở 22KV:

- Công suất: Smax = 15MVA

- Hệ số công suất cosφ = 0, 85

- Có đường dây 6x15km

Nhận xét chung về trạm biến áp đang thiết kế:

- Tính chất và mức độ quan trọng của phụ tải: cung cấp cho nhàmáy,vùng dân cư và khu công nghiệp, nông nghiệp khi thiết kế cân nhắcgiữa yếu tố kỹ thuật với vốn đầu tư

 Khả năng vận chuyển: máy biến áp thường chế tạo thành mộtkhối tại nhà máy, phần có thể tháo rời ra trong khi chiếm tỉ lệ rất nhỏ(khoảng 10%) cho nên trọng lượng kích thước chở rất lớn Vì vậy khi

sử dụng cần chú ý phương tiện và khả năng khi xây lắp

 Diện tích xây dựng trạm biến áp: càng bé càng tốt

 Vốn đầu tư hợp lý

 Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay đổicấu trúc đã chọn

IV TRÌNH TỰ THIẾT KẾ :

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

Chương 1: Tổng quan về Trạm Biến Áp

Chương 2: Cân bằng công suất

Chương 3: Sơ đồ cấu trúc và chọn MBA

Chương 4:Lựa chọn sơ đồ nối điện chính cho TBA

Chương 5: Tổn thất điện năng trong MBA

Chương 6: Tính toán ngắn mạch

Chương 7: Chọn khí cụ điện

Chương 8: Tính toán tự dùng

CHƯƠNG I I : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

I KHÁI NIỆM :

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

không Cân bằng công suất có vai trò quan trọng trong thiết kế cung cấp điện của trạmbiến áp Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không được đảm bảo côngsuất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó Như vậy, việc cân bằng công suất cầnthiết kế để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện liên tục và chất lượng điện năng

 Phụ tải là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nó biến đổi điệnnăng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản suất và sinh hoạt, tuỳ theotầm quan trọng của phụ tải đối với nền kinh tế mà phụ tải chia làm 3 loại

 Phụ tải loại 1: là những phụ tải mà khi xảy ra sự cố nguồn cung cấp sẽ gây rathiệt hại lớn về kinh tế, đe doạ đến tính mạng của con người hoặc có ảnh hưởng đếnchính trị

 Phụ tải loại 2: là những phụ tải có tầm quan trọng lớn, nhưng có sự cố về nguồncung cấp điện chỉ thiệt hại về kinh tế, do ngưng sản suất, hư hỏng sản phẩm…

 Phụ tải loại 3: là những phụ tải cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp,cho phép mất điện trong thời gian sữa chữa và thay thế thiết bị khi có sự cố

Thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV cung cấp cho các phụ tải sau:

Số đường dây

và chiều dài

Đồ thịphụ tải Ghi chú

1 Phụ tải cấp điện áp 220KV khu Nhà máy có:

Smax = 60 MVA; cosφ = 0,8

2 Phụ tải cấp điện áp 22KV khu Dân cư có:

Smax =45 MVA; cosφ = 0,9

3 Phụ tải cấp điện áp 110KV khu Công nghiệp có:

Smax =70 MVA; cosφ = 0,8

b Bảng phân bố công suất theo thời gian :

4 Phụ tải cấp điện áp 22KV khu Nông nghiệp có:

Smax =15 MVA; cosφ = 0,85

b Bảng phân bố công suất theo thời gian:

 Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp và bảng phân bố công suất theo thờigian kèm theo , ta có bảng phân bố công suất theo thời gian của đồ thị phụ tải toàntrạm như sau :

 Đồ thị phụ tải trên toàn trạm:

 Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởngquyết định đến toàn bộ thiết kế.

 Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:

Có tính khả thi: tức là có thể chọn được tất cả các thiết bị chính như: máybiến áp, máy cắt… cũng có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm.Đảm bảo tính liên tục chặc chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với hệ thốngkhi bình thường cũng như cưỡng bức (có một phần tử không làm việc)

Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải quahai máy biến áp không cần thiết

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

Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay cấu trúc đãchọn Thường thiết kế một trạm biến áp có thể có nhiều phương án khác nhau

 Để chọn phương án ta cần cân nhắc các khía cạnh sau:

Số lượng máy biến áp

Tổng công suất máy biến áp

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp

Tổn hao điện năng tổng qua máy biến áp

II SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP :

 Trạm biến áp là một công trình nhận điện năng bằng một hay nhiều nguồn cungcấp với điện áp cao để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc bé hơnđiện áp hệ thống Phần công suất được phân phối ở điện áp bằng điện áp hệ thốngthông qua máy biến áp hạ, phần còn lại qua máy biến áp có điện áp phù hợp với phụtải

 Phụ thuộc vào các cấp điện áp và công suất của phụ tải có thể sử dụng một trong

ba phương án sau:

Qua máy biến áp giảm dần từ điện áp cao xuống

Dùng máy biến áp ba cuộn dây (hay máy biến từ ngẫu nếu UT 110KV).

 Ưu điểm: Đơn giản.

 Nhược điểm: Hai MBA cấp 1 bao gồm cả phụ tải qua MBA cấp 2, tổn hao

qua 2 lần MBA do đó tổn hao có thể tăng Cuộn cao của MBA cấp 2 có điện ápcao thì giá thành tăng

2 Phương án 2:

Áp dụng khi MBA 3 cuộn dây ( hay tự ngẫu ) được sử dụng khi có MBAtương ứng với các cấp điện áp

Sử dụng hai MBA 3 cuộn dây khi: UC = 110 kV, UT = 22;35 kV, UH > 6 kV

Sử dụng MBA từ ngẫu khi: UC  220 kV, UT = 110 kV, UH = 22;35 kV



HEÄ THOÁNG

22 kV

 Ưu điểm: Mạch đơn giản, chỉ qua 1 lần biến áp nên công suất tổn hao có thể

nhỏ Trạm có ít máy biến áp, Chiếm ít diện tích lắp đặt, đơn giản, giá thànhthấp

 Nhược điểm:Không phải trường hợp nào cũng có máy biến áp thích hợp vì

MBA từ ngẫu chỉ chế tạo với điện áp UT  110 kV và máy biến áp từ ngẫuchỉ sử dụng khi điện áp cao và trung có trung tính nối đất Khi công suất lớn thìkích thước MBA sẽ lớn nên hạn chế trong việc chuyên chở và xây lắp

3 Phương án 3:

Có cấu trúc phức tạp tương tự 2 TBA ghép lại

III SO SÁNH GIỮA CÁC PHƯƠNG ÁN.

Vì trạm có 3 cấp điện áp thì nên đặt MBA 3 cuộn dây quấn hay MBA từ ngẫu.Trong đa số trường hợp cho thấy rằng dùng loại MBA này có lợi về mặt kinh tế hơn sovới MBA 2 dây quấn

Máy biến áp từ ngẫu giảm áp thì luôn luôn có lợi về mặt kinh tế so với MBA 3 cuộndây cùng công suất, nhưng việc dùng MBA từ ngẫu chỉ trong trường hợp lưới cao vàtrung đều có trung tính nối đất và MBA từ ngẫu chỉ chế tạo với UT  110 kV

 Với MBA từ ngẫu:

Khối lượng đồng của cuộn dây và khối lượng mạch từ trong máy biến áp

từ ngẫu đều chỉ bằng  lần so với MBA thông thường ( = (UC –UT)/UC)

Do đó kích thước, trọng lượng và giá thành của MBA từ ngẫu chỉ gần bằng lần trị số tương đương của MBA thông thường

Tổn hao công suất trong máy biến áp từ ngẫu ( bao gồm tổn hao đồng vàtổn hao thép) chỉ bằng  lần so với tổn hao trong MBA thông thường.

Hiệu suất cao, tổn hao diện áp và dòng điện từ hoá trong MBA từ ngẫucũng bé hơn so với MBA 3 cuộn dây

Điện kháng giữa cao áp và trung áp của MBA từ ngẫu bé hơn MBA 3cuộn dây nên điều chỉnh điện áp trong MBA từ ngẫu dễ dàng hơn

 Từ những ưu điểm nêu trên của MBA từ ngẫu ta chọn phương án 2 sử dụng haimáy biến áp từ ngẫu là hợp lý

 Ta so sánh giữa phương án 1 và phương án 3: nhận thấy phương án 1 và phương

án 3 có cùng số MBA và đều là MBA 2 cuộn dây Nhưng ở phương án 1 MBA cấp

2 có điện áp cao bé hơn điện áp cao của MBA cấp 2 trong phương án 3, nên chi phíMBA của phương án 1 rẻ hơn so với phương án 3 Do đó ta chọn phương án 1

 KẾT LUẬN: Vậy để đãm bảo tính kinh tế kỹ thuật ta chọn phương án 2.

IV CHỌN CÔNG SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP:

 Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng, trong hệ thống điện tổng công suấtcủa các máy biến áp rất lớn và bằng 4-5 lần tổng công suất của các máy phát điện

Vì vậy vốn đầu tư cho MBA cũng rất nhiều Người ta mong muốn chọn số lượngMBA ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.Bởi vậy người ta mong muốn giảm số bậc biến áp, giảm công suất đặt của máy biến

áp và sử dụng chúng có hiệu quả hơn Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệthống điện một cách hợp lý Dùng máy biến áp từ ngẫu và tận dụng khả năng quá tảicủa máy biến áp không ngừng cải tạo, nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm nguyên liệu

 Nếu trạm có đặt 1 MBA thì chọn công suất của nó trên cơ sở có xét đến khảnăng quá tải thường xuyên của MBA đó

 Nếu trạm có đặt 2 MBA thì chọn công suất định mức của nó phải xét đến khảnăng quá tải sự cố khi hư hỏng 1 trong 2 MBA đó ( trong điều kiện làm việc bìnhthường cả 2 máy đều non tải )

1 Quá tải thường xuyên:

Là chế độ quá tải mà một phần thời gian phụ tải của MBA vượt quá công suấtcủa máy và phần còn lại của chu kỳ khảo sát ( ngày, năm ) thì phụ tải của máy biến

áp thấp hơn công suất của nó

Kqtbt SđmBA  Smax

Trong đó:

Kqtbt : khả năng quá tải bình thường được xác định theo đường cong quá tải bìnhthường, phụ thuộc vào k1, k2, T2 (là các hệ số non tải, quá tải, thời gian quá tải đượcxác định từ đồ thị phụ tải được đẳng trị về 2 bậc )

Smax : công suất cực đại của tải qua MBA, bao gồm phụ tải ở các cấp điện áp

2 Quá tải sự cố:

Nếu hệ số tải trước khi quá tải không vượt quá 0,93 thì cho phép quá tải 40% sovới công suất định mức của MBA ngoài trời ( đối với MBA trong nhà là 30% ) trongkhoảng thời gian 6 giờ liên tục trong 1 ngày đêm và kéo dài trong 5 ngày đêm

1 Chọn MBA cho trạm theo điều kiện quá tải sự cố:

 Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua MBA:

Công suất của MBA chọn theo điều kiện 1 MBA nghỉ, MBA còn lại với khảnăng quá tải sự cố có thể vận hành với Smax = 190 (MVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải:

Từ đồ thị phụ tải với Sđm= 180MVA thời gian quá tải từ 16÷20 giờ là 4 giờ < 6giờ (thỏa mãn điều kiện)

Kiểm tra điều kiện K1đt:

Lấy 10h trước vùng quá tải để tính S1:

Vậy MBA có SđmB = 180 (MVA) thoả mãn điều kiện quá tải sự cố.

Bảng thể hiện các thông số cần thiết của MBA đã được chọn :

2 Chọn MBA cho trạm theo điều kiện quá tải bình thường:

 Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua MBA:

Chọn MBA có SB=90 MVA S B 180MVA

Tính S2 đt theo thời gian quá tải từ 16 đến 20 giờ như sau:

2

190 4

1904

i i dt

max

190

1190

1 1

167,4

0,93 180

B

S K

S



2 2

190 1,05 180

B

S K

K2cp=1,12 > K2 =1,05 (thỏa)

Vậy chọn MBA có SB=90 (MVA) là thỏa mãn điều kiện quá tải bình thường

Bảng thể hiện các thông số cần thiết của MBA đã được chọn :

CHƯƠNG IV LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

CHO TRẠM BIẾN ÁP

 Việc lựa chọn sơ đồ nối điện chính cho TBA 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 linh hoạt: là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau Đảmbảo thi công sữa chữa và vận hành trên các bộ phận riêng biệt của sơ đồ màkhông gây cắt điện các phần tử bên cạnh

Tính phát triển: sơ đồ nối điện cần thoả mãn không những trong hiện tại

mà cả trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển không bịkhó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ

Tính kinh tế: quyết định bởi hình thức thanh góp, số lượng và khí cụ dùngcho sơ đồ Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ cũng như xu thế chung,đặc biệt sự tiến bộ về công nghệ trong chế tạo, cấu trúc của các khí cụ điện nhưmáy cắt điện

 Đối với trạm biến áp trong hệ thống điện Việt Nam thường dùng sơ đồ một hệthống thanh góp và sơ đồ hai hệ thống thanh góp thuộc nhóm thứ nhất

 Sơ đồ nhóm thứ nhất có đặc điểm chung là mỗi phần tử ( nguồn, tải ) chỉ điqua một máy cắt điện Khi máy cắt này đóng thì phần tử đó mới làm việc, khi máycắt cắt phần tử này bị ngừng cung cấp điện

 Phụ thuộc vào số lượng thanh góp, nhóm thứ nhất có các dạng sơ đồ

1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp: có thể không phân đoạn hoặc phân thành các

phân đoạn

Nguồn DCL

Máy cắtDCL

 Cấu tạo đơn giản, rõ ràng, giá thành hạ Mỗi phần tử được thiết

kế riêng cho từng mạch đĩ, khi vận hành hay sữa chữa mạch nàykhơng ảnh hưởng trực tiếp đến mạch khác

- Khuyết điểm:

 Khi sữa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các phụ tải nối vàomạch đĩ cũng bị mất điện Thời gian ngừng cung cấp điện phụ thuộcvào thời gian sữa chữa máy cắt điện đĩ

 Ngắn mạch trên thanh gĩp đưa đến cắt điện tồn bộ các phần tử.Ngay cả khi cần sữa chữa dao cách ly về phía thanh gĩp ( gọi là daocách ly thanh gĩp) cũng sẽ mất điện tồn bộ trong thời gian sữa chữa

- Do vậy sơ đồ này chỉ được sử dụng khi yêu cầu về đảm bảo độ tincậy cung cấp điện không cao, các hộ tiêu thụ thuộc loại 3 Trường hợp này

- Dùng dao cách ly để phân đoạn rẻ tiền hơn nhưng không linh hoạt vàđảm bảo bằng phân đoạn bằng máy cắt điện Khi đã phân đoạn bằng máycắt thì các phụ tải loại một sẽ được cung cấp điện từ 2 đường dây nối vào

2 phân đoạn khác nhau, do đó không còn mất điện do bất kỳ nguyên nhânnào cần cắt, nghỉ 1 đường dây hay 1 phân đoạn

- Khi cần sữa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấpđiện được chuyển cho phân đoạn kia

- Khi sự cố trên một phân đoạn nào, máy cắt phân đoạn đó sẽ cắt cùngvới máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại vẫn đảmbảo cung cấp điện bình thường Tất nhiên trong thời gian này tính đảmbảo có giảm nhưng xác suất xuất hiện sự cố trong thời gian này thấp

- Nếu bình thường làm việc trong chế độ máy cắt phân đoạn cắt, thìnên đặt thêm bộ phận tự động đóng nguồn dự phòng Nhờ bộ phận này khimất nguồn cung cấp trên phân đoạn nào đó, máy cắt phân đoạn sẽ tự đónglại và phân đoạn được cung cấp từ phân đoạn kia

- Với những ưu điểm đã nêu trên, sơ đồ một hệ thống thanh góp có

cũng như NMĐ khi điện áp khơng cao lắm ( 15, 22, 110 kV ) và số mạchkhơng nhiều Đặc biệt hiện nay máy cắt điện SF6 cĩ độ tin cậy cao, thờigian cần sữa chữa bảo quản ngắn, thời gian ngừng cung cấp điện do máycắt sẽ rất bé, nên sơ đồ này càng được sử dụng rộng rãi hơn và là sơ đồchủ yếu trong các TBA cung cấp điện hiện nay ở nước ta.

2 Sơ đồ một hệ thống thanh gĩp cĩ thanh gĩp vịng:

Nguồn DCL

Máy cắt DCL

Tải

MCV

Nhiệm vụ của máy cắt vịng để thay lần lượt cho máy cắt của bất kỳ phần

tử nào khi cần sữa chữa mà khơng cần phải ngừng cung cấp điện phần tử đĩbằng cách đi vịng qua máy cắt vịng, thanh gĩp vịng và dao cách ly vịng.Nhờ cĩ máy cắt vịng độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ tăng lên, tuynhiên sơ đồ thêm phức tạp và làm tăng vốn đầu tư

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

Từ những phân tích trên, áp dụng vào yêu cầu của đề tài ta chọn sơ đồ một

hệ thống thanh gĩp cĩ phân đoạn bằng máy cắt cho cấp 110 kV và cấp 22 kV làhợp lý

III SƠ ĐỒ HAI HỆ THỐNG THANH GĨP.

1 Sơ đồ hai hệ thống thanh gĩp.

Nguồn

DCL Máy cắt DCL

Tải

MCV

Sơ đồ này cĩ 2 chế độ làm việc:

- Một hệ thống thanh gĩp làm việc, một hệ thống thanh gĩp dự phịng:

 Với chế độ làm việc này, sơ đồ trở thành sơ đồ tương đươngmột hệ thống thanh gĩp khơng phân đoạn, do đĩ cĩ các ưu khuyếtđiểm đã nêu trên Tuy nhiên, với sơ đồ này cĩ ưu điểm so với sơ đồmột hệ thống thanh gĩp khơng phân đoạn ở chỗ khi một thanh gĩp bị

sự cố hay sữa chữa, tồn bộ được chuyển sang làm việc với thanhgĩp thứ hai chỉ phải mất điện trong thời gian ngắn

 Sơ đồ này cịn cĩ ưu điểm nỗi bật là khi cần sữa chữa một máycắt của phần tử nào đĩ, dùng máy cắt liên lạc MCG thay cho máy cắtnày bằng cách chuyển đường đi qua thanh gĩp thứ hai, qua máy cắtMCG đi tắt qua máy cắt cần sữa chữa

- Đồng thời làm việc cả hai thanh gĩp: Trong chế độ này các mạchnguồn cũng như mạch tải được phân đều trên hai thanh gĩp, MCG đĩnglàm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn tương ứng với sơ đồ một hệ thốngthanh gĩp cĩ phân đoạn Khi sự cố trên thanh gĩp chỉ mất một phần trong

2 Sơ đồ hai hệ thống thanh gĩp cĩ phân đoạn một thanh gĩp:

Nguồn DCL

Máy cắt DCL

3 Sơ đồ hai hệ thống thanh gĩp cĩ thanh gĩp vịng.

Nguồn DCL

Máy cắt DCL

Tải

MCV

Máy cắt vòng và thanh góp vòng có nhiệm vụ tương tự như trong sơ đồmột hệ thống thanh góp có thanh góp vòng Sơ đồ này chỉ ứng dụng khi điện ápcao từ 110 kV trở lên và số đường dây nhiều, sơ đồ là nơi tập trung của nhiềunguồn lớn.

Từ những phân tích trên ta chọn sơ đồ hai hệ thống thanh góp cho cấp 220kV

Cấp 220 kV: Dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp.

Cấp 110 kV: Dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp.

Cấp 22 kV: Dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn.

CHƯƠNG V : TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

Để vận chuyển điện năng đến các hộ tiêu thụ ta phải dùng dây dẫn và MBA Khi códòng điện chạy qua dây dẫn và MBA bao giờ cũng có một tổn thất công suất tác dụng vàcông suất phản kháng Số năng lượng đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn và MBA nên

nó không có một tác dụng gì tốt

Đặc biệt trong hệ thống điện lớn tổn thất điện là rất lớn Vì vậy nghiên cứu vấn đềtổn thất công suất rất quan trọng, nếu tính được tổn thất công suất mới định được giáthành trong lúc thiết kế và tìm ra biện pháp làm giảm bớt mức tổn thất

Những thông số cần thiết khi tính tổn thất điện năng trong MBA:

- Công suất định mức của máy biến áp

- Tổn thất không tải Po

- Tổn thất ngắn mạch PN

- Đồ thị phụ tải qua các cuộn dây

1 Tổn thất điện năng trong MBA 3 pha 2 cuộn dây.

A = n.Po.T +

2

2 max1

dm N S

S P

2 0

.1

dm

i i N S

t S P n T P n



Trong đó :

n: số MBA làm việc song song

T: thời gian làm việc của MBA (giờ)

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

2 Tổn thất điện năng trong MBA từ ngẫu.

Cuộn hạ và cuộn chung của MBA từ ngẫu chỉ tính toán chế tạo với  lần công suất định mức của MBA

.(

1

max

2 max

2 max 2

dmB

S P S

P S

P S

n T P n

iT T N dmB

iC C

S

S P S

S P S

S P n

T P n

2 2

2 2

2 0

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ:

 Tính toán tổn thất điện năng trong 2 MBA theo phương án 2:

Hai MBA tự ngẫu với Smax= 190 MVA

5,

2

.

.





H T N H

C N T C N C

N

P P

5,

2

.

.





H C N H

T N T C N T

N

P P

5,

2

.H N C H N T H N C T

 Các hệ số ΔPPN.C, ΔPPN.T, ΔPPN.H lần lược được tính như sau:

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Ngắn mạch là tình trạng nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống điện, khingắn mạch sẽ có một dòng điện rất lớn chạy trong hệ thống gây hư hỏng thiết bị và dâydẫn trong hệ thống Vì vậy các bộ phận trong hệ thống cung cấp điện, phải được tính toán

và lựa chọn các khí cụ điện sao cho làm việc được trong trạng thái sự cố và trong giới hạncho phép

Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U>1000V có thể bỏ qua diện trở R mà chỉđiện khángX, vì thường R<<X Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U<1000V mớixét đến R

Z =

Có thể xem dòng ngắn mạch không đổi trong thời gian ngắn mạch, do đó I = I0d

những hậu quả của nó có thể làm hư hỏng thiết bị cũng như các khí cụ điện và cho cả conngười Dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất có thể cũng cần phải xác định vì nó có ý nghĩaquan trọng trong việc lựa chọn thông số kỹ thuật cho các thiết bị bảo vệ

1 Khi tính toán dòng điện ngắn mạch các giả thiết:

- Tất cả các suất điện động đều trùng pha nhau

- Suất điện động của các nguồn ở khá xa điểm ngắn mạch được coi là không đổi

- Không xét đến ảnh hưởng của phụ tải và ảnh hưởng của các đồng bộ và khôngđồng bộ có công suất nhỏ

- Bỏ qua dòng điện từ hóa máy biến hóa, bỏ qua điện dung ngang Để tính đượcdòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, tính điện kháng củacác phần tử, chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản Scb và điện áp cơ bản

2

2 X

R 

''

công suất định mức của một trong các nguồn cung cấp Còn điện áp cơ bản lấy theotừng cấp và chọn bằng điện áp trung bình định mức của cấp ấy Từ hai đại lượngtrên ta xác định được dòng điện cơ bản của công thức sau:

Icb 3

cb cb

S U



2 Tính toán dòng điện ngắn mạch dùng đường cong:

- Khi xác định thành phần không chu kỳ của dòng điện ngắn mạch ứng với mọithời điểm, nếu nguồn cung cấp khá lớn (sức điện động cung cấp không đổi) thì:

I =

- Trong đó:

I : là dòng điện cơ bản

: điện kháng tương đối tương đối cơ bản

- Khi xác định thành phần chu kỳ dòng điện ngắn mạch tại mọi thời điểm, nếuđiện kháng tính toán đã cho Xtt*dm>3 thì nó được xác định bằng biểu thức sau:

I =

- Với: I : dòng điện định mức tổng của các nguồn cung cấp cho điểm ngắnmạch

: điện kháng tổng tương đối cơ bản

- Giá trị ban đầu của thành phấn chu kỳ dòng điện ngắn mạch của máy phát điệnlà: