đồ án trạm biến áp 110 22 kv japan

đồ án trạm biến áp 11022kv sử dụng 2 máy biến áp + Máy biến áp một pha, ba pha. + Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây. + Máy biến áp có cuộn dây phân chia. + Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha. + Máy biến áp tăng, máy biến áp hạ. + Máy biến áp có và không có điều chỉnh dưới tải.

MỤC LỤC

CHƯƠNG I 1

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1

I TỒNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ MÁY BIẾN ÁP 8

I KHÁI NIỆM 8

II DẠNG CẤU TRÚC CỦA TRẠM BIẾN ÁP 10

CHƯƠNG III: CHỌN MÁY BIẾN ÁP - TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 11

I CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

II TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG: 17

III TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT: 19

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 20

I KHÁI NIỆM: 20

II TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH: 20

CHƯƠNG V: CHỌN KHÍ CỤ VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 23

I CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 23

II CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 24

6 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA SỨ CÁCH ĐIỆN 51

7 Chọn sứ đỡ cho cấp điện áp 110 kV: 51

8 Chọn sứ đỡ cho cấp điện áp 22 kV: 53

CHƯƠNG VI: CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP, DÂY DẪN TỪ NGUỒN ĐẾN VÀ MẠCH PHỤ TẢI 54

I Khái niệm : 54

1 Chọn thanh dẫn 55

2 Chọn thanh góp 56

II SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 59

1 TỔNG QUÁT: 59

2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV: 60

CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ TỰ DÙNG CHO TRẠM BIẾN ÁP 61

1 GIỚI THIỆU CHUNG 61

2 CHỌN MBA TỰ DÙNG 61

3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TỰ DÙNG 0.4 kV 62

4 CHỌN CÁP NGẦM 63

5 CHỌN TỦ TỰ DÙNG 0,4 kV 63

1

CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 64

CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV 64

I) Khái niệm chung 64

II) Một số yêu cầu kinh tế- kỹ thuật 64

III) Cột thu sét và phạm vi bảo vệ 65

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

- Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất trong hệ thốngđiện trạm biến áp có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cấp thích hợp nhằmphân phối đến các phụ tải mà trạm biến á đảm nhận cung cấp

- Theo điện áp cha trạm biến áp thành 2 loại:

- Trạm tăng áp: Nâng điện áp từ cấp điện áp thấp lên điện áp cao để truyền tải

đi xa, các trạm này thường đạt gần các nhà máy điện

- Trạm hạ áp: Lấy nguồn từ hệ thống xuống để cung cấp cho các phụ tải tiêuthụ, thường đặt gần đó

- Ngoài ra, dựa vào quy mô của trạm biến áp mà người ta chia thành hai loại:

- Trạm biến áp khu vực: Thường có điện á sơ cấp lớn để cung cấp cho một khuvực phụ tải lớn như các vùng miền, tỉnh thành, khu vực, khu công nghiệp lớn…

- Trạm biến áp phân phối hay trạm biến áp điạn phương: Lấy nguồn từ trạmbiến áp khu vực biến đổi xuống cấp điện áp thích hợp để phân phối trực tiếp cho cácphụ tải tiêu thụ như nhà máy, xí nghiệp, khu dân cư,…

1 Nội dung thiết kế và đồ thị phụ tải:

a) Nội dung thiết kế:

 Chọn vị trí đặt trạm:

- Gần phụ tải

- Thuận tiện cho việc thông thương chuyên chở trang thiết bị, máy móc vật tưxây dựng trạm

- Chọn nơi dễ dàng mở rộng và phát triển trạm trong tương lai

- Nên chọn những vị trí đặt trạm khô ráo, tránh tình trạng ngập nước

- Không nên xây dựng tram trong thành phố vì mặt bằng xây dựng lớn đòi hỏichi phí đầu tư cao, mất mỹ quan đo thị

- Tránh xa khu vực dân cư, khu vực kho bãi nhiên liệu, chất đốt vì dễ gây cháy

nổ mất an toàn

Tóm lại viêch chọn vị trí đặt trạm biến áp là rất quan trọng đòi hỏi phải kết hợp

1

nhiều yếu tố về mặt kỹ thuât, kinh tế, môi trường và mỹ quan nên cần cân nhắc

kỹ lưỡng

 Nội dung thiết kế:

- Chọ phương án cung cấp điện, sơ đồ nối điện ở các cấp điện áp

- Tính toán chọn MBA

- Tính toán chọn dây dẫn, cáp của nguồn đến và mạch phụ tải

- Tính tổn thất công suất ∆ P, tổn thất điện áp ∆ A của MBA

- Tính toán ngắn mạch

- Chọn khí cụ điện chính ( Máy cắt, dao cách ly, BU, BI…)

- Sơ đồ nối điện ( Sơ đồ nguyên lý, bản vẽ mặt bằng, mặt cắt…)

b) Đồ thị phụ tải:

 Số liệu thiết kế:

Trạm biến áp được nối với hệ thống 110KV có thông số như sau:

- Nguồn cung cấp:S HT= 8000MVA

- Kháng trở hệ thống: XHT = 0,4 Ω

- Cung cấp điện cho hệ thống băng hai đường dây dài L = 30Km

 Phụ tải:

- Phụ tải thương nghiệp dịch vụ 22KV:

 Công suất: S max=10 MVA

 Hệ số công suấtcos ϕ= 0.9

 Cung cấp cho nhà máy bằng 2 đường dây dài L1 = 30KM

 Đồ thị phụ tải như sau:

Đồ thị phụ tải thương nghiệp dịch vụ 22 kV

Bảng phụ tải thương nghiệp, dịch vụ 22 kV

- Phụ tải tiêu dùng dân cư 22KV:

 Công suất: S max= 25 MVA

 Hệ số công suấtcos ϕ= 0.85

 Cung cấp cho nhà máy bằng 2 đường dây dài L2 = 30KM

 Đồ thị phụ tải như sau:

Đồ thị phụ tải Tiêu dùng dân cư 22 kVThời gian (h)

Bảng phụ tải Tiêu dùng dân cư 22 kV

- Phụ tải công nghiệp, xây dựng 22KV:

 Công suất: S max= 45MVA

 Hệ số công suấtcos ϕ= 0.9

 Cung cấp cho nhà máy bằng 2 đường dây dài L3 = 30KM

 Đồ thị phụ tải như sau:

Đồ thị phụ tải công nghiệp xây dựng 22 kVThời gian (h)

20……22 13.5 12.15 5.88 30

Bảng phụ tải công nghệp xây dựng 22 kV

- Phụ tải nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản 22KV :

 Công suất: S max= 22MVA

 Hệ số công suấtcos ϕ= 0.9

 Cung cấp cho nhà máy bằng 3 đường dây dài L4 = 30KM

 Đồ thị phụ tải như sau:

Đồ thị phụ tải nông nghiệp lâm nghiệp, thủy sản 22 kVThời gian (h)

Q(MVAR)

Bảng phụ tải nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản 22 kV

2 Cân bằng công suất và phụ tải toàn trạm:

2.1 Công suất trạm và đồ thị phụ tải 110/22 KV:

a) Tổng hợp phụ tải của TBA 110KV :

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0

20 40 60 80 100 120

23.8

Đồ thị phụ tải

Tổng đồ thị phụ tải TBA 110/22 kV

c) Nhận xét:

Từ đồ thị phụ tải của toàn trạm , ta nhận thấy phụ tải tiêu thụ không

đều, thời gian phụ tải tiêu thụ công suât cao nhất là từ 8 giờ đến 20 giờ.

Công suất cưc đại S m ax = 90MVA và công suất cực tiểu S min = 21.5MVA, có sự

chênh lệch khá lớn Do vậy, khi chọn máy biến áp cần lựa chọn khả năng quátải để đảm bảo khả năng vận hành an toàn và lâu dài

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ MÁY BIẾN ÁP

I KHÁI NIỆM

Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn, tải và hệthống Đối với trạm biến áp nguồn thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đếntrạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp đảmnhiệm Với các trạm biến áp tiêu thụ cũng có thể có máy phát dự phòng để cung cấpđiện cho các phụ tải khi có sự cố trong hệ thống Trường hợp này các máy phát dựphòng được xem là nguồn Do đó, hệ thống luôn được xem là thành phần quan trọng,cấu trúc của trạm biến áp phải luôn được giữ liên lạc chặt chẽ

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:

1 Có tính khả thi: tức là có thể chọn được tất cả các thiết bị chính như: máy biến

áp, máy cắt… cũng có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm

7

2 Đảm bảo tính liên tục chặt chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với hệ thống khibình thường cũng như cưỡng bức (có một phần tử không làm việc).

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

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

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

Chọn số lượng MBA có thể là: 1,2,3

Chọn số lượng MBA phải căn cứ theo những điều kiện: độ tin cậy cung cấp điện,công suất của phụ tải cần cung cấp và tính kinh tế Từ đó ta có các phương án lựa chọnnhư sau:

 Một MBA: Dùng trong trường hợp phụ tải không quan trọng, trạmđược cung cấp bằng một đường dây từ hệ thống đến

Trạm biến áp khi xây dựng thường chia làm hai giai đoạn, giai đoạn đầu đặtmột MBA, khi mở rộng phụ tải trong tương lai sẽ đặt thêm MBA thứ hai Thiết

kế như vậy có ưu điểm là không phải đặt 2 MBA ngay từ đầu Nếu chọn côngsuất MBA theo phụ tải sau khi phát triển thì thời gian đầu, Máy sẽ hoạt độngnon tải, tổn hao không tải lớn Nếu chọn công suất MBA theo phụ tải hiện tại,khi mở rộng tải sẽ phải thay MBA có công suất lớn hơn Theo thiết kế này khảthi tính kinh tế, tính liên tục trong cung cấp điện trong trường hợp này là khôngcao

 Hai MBA: Là phương án được sử dụng nhiều nhất vì tính liên tụccung cấp điện Phương án được thiết kế khi:

- Có hai đường dây cung cấp điện từ hệ thống

- Khi MBA có công suất không phù hợp

Hệ thống

110 KV

22 KV

 Ba MBA: Phương án này được sử dụng trong trường hợp đặc biệt:

- Khi không có hai MBA phù hợp

- TBA đã xây dựng, khi phụ tải phát triển không có khả năng thay thế haiMBA mới, phải đặt thêm máy thứ 3

Đặt ba MBA thường ít được sử dụng vì vốn đầu tư cao, tăng diện tíchxây dựng, xây dựng phức tạp Đặc biệt khi sử dụng MBA ba cuộn dây hay tựngẫu không nên dùng ba MBA làm việc song song

II DẠNG CẤU TRÚC CỦA TRẠM BIẾN ÁP

Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 110/22 kV

Ưu nhược điểm:

9

- Ưu điểm: phương pháp này là sơ đồ tương đối rỏ rang, linh hoạt, độ tin cậycung cấp điện cao.

- Hạn chế: phương pháp này là sử dụng nhiều máy biến áp và máy biến áp ở cấpđiện áp cao nhất phải tải cả công suất của các cấp tiếp theo, do đó phải chọn MBA cócông suất lớn tổn hao có thể lớn

Tổng kết:

Ta nhận thấy rằng trong thực tế có rất nhiều phương án phổ biến được dùng trongxây dựng trạm biến áp

Mặt khác: Theo yêu cầu của Giáo viên hướng dẫn Đồ án môn học 2, trong tính toán

thiết kế dựa theo Phương án dùng 2 máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây 110/22KV.

CHƯƠNG III: CHỌN MÁY BIẾN ÁP - TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

I CHỌN MÁY BIẾN ÁP

1 Khái niệm:

Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện áp khác Điệnnăng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đườngdây cao thế 550, 220, 110KV… thường qua máy phát (Umf) lên điện áp tương ứng.Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng từcác máy phát điện đến hộ tiêu thụ Vì vậy tổng công suất máy biến áp trong hệ thốngđiện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của máy phát điện

Mặc dù hiệu suất của các máy biến áp tương đối cao, tổn thất qua máy biến áp (

AB) hằng năm vẫn rất lớn

Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc diểm 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 côngsuất phản kháng Q



* Máy biến áp thường chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo rời

ra trong khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 10%) cho nên trọng lượng kíchthước chuyên chở rất lớn Vì vậy khi sử dụng cần chú ý phương tiện và khả năngchuyên chở khi xây lắp

* Tiến bộ khoa học về chế tạo (chủ yếu về vật liệu cách điện, thép từ) tiến bộ rất

nhanh, cho nên các máy biến áp chế tạo càng về sau kích thước, trọng lượng, tổn hao

và cả giá thành đều bé hơn Cho nên khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khảnăng tận dụng tối đa (xét khả năng quá tải cho phép) tránh sự vận hành non tải máybiến áp đưa đến tổn hao không tải lớn, kéo dài thời gian sử dụng không cần thiết

* Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi

vận hành Nhiệt độ các phần của máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào công suất quamáy biến áp mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháplàm lạnh Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn củamỗi nước, thường cách nhau quá lớn, nhất là khi công suất càng lớn Điều này đưa đếntính toán không chính xác, có thể chọn máy biến áp lớn không cần thiết

* Khi chọn công suất của máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển phụ

tải, tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay thêm máykhi phụ tải tăng Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn côngsuất tối ưu cần thỏa mãn các điều kiện đã nêu trên

* Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:

+ Máy biến áp một pha, ba pha

+ Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây

+ Máy biến áp có cuộn dây phân chia

+ Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha

+ Máy biến áp tăng, máy biến áp hạ

+ Máy biến áp có và không có điều chỉnh dưới tải

Chỉ được ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện ápnào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này Có như vậy mới tránhđược trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suấtphải chuyển qua hai lần biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho MBA ba cuộndây Đối với MBA tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này

11

Không nên dùng hai MBA hai cuộn dây hoặc từ ngẫu để liên lạc hay tải điện giữacác cấp điện áp vì sơ đồ thiết kế sẽ phức tạp.

Không nên nối song song MBA hai cuộn dây với MBA ba cuộn dây vì khôngthường chọn được hai MBA có tham số phù hợp với điều kiện vận hành song song

Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Người ta mong muốn chọn sốlượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các

hộ tiêu thụ Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, sốlượng, công suất định mức và hệ số biến áp Bởi vậy người ta mong muốn giảm số bậcbiến áp, giảm công suất đặt của biến áp và sử dụng chúng có hiệu quả hơn Điều đó cóthể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng MBA từ ngẫutrong trường hợp có thể (110KV) trở lên, có trung tính trực tiếp nối đất), tận dụng khảnăng quá tải của MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA, góp phần nâng cao độtin cậy và tiết kiệm nguyên vật liệu

Các MBA ba pha hai và ba cuộn dây được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện.MBA ba cuộn dây dùng khi cần có hai cấp điện áp ra Việc lắp đặt MBA ba cuộn dâythay cho hai MBA hai cuộn dây sẽ tiết kiệm được diện tích, vật liệu và vốn đầu tư,đồng thời giảm được tổn hao khi vận hành MBA hai cuộn dây chỉ nên đặt ở trạm màtrong tương lai trạm đó có thể cấp điện áp hạ khác hoặc phụ tải của cấp này nhỏ hơn(10-15%) công suất

Cũng chính vì lý do kinh tế mà MBA ba pha được dùng rộng rãi hơn trong hệthống điện Giá thành MBA ba pha nhỏ hơn khoảng (10-25%) so với nhóm ba MBAmột pha cùng một công suất Tổ MBA một pha chỉ dùng khi không có khả năng chếtạo MBA ba pha với công suất lớn cần thiết hoặc điều kiện chuyên chở không chophép

Trong hệ thống điện áp cao và trung tính trực tiếp nối đất thì ta thường dùngMBA từ ngẫu Loại MBA này ưu việt hơn so với MBA thường Giá thành, chi phí vậtliệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn với MBA thường có cùngcông suất Công suất toàn phần, tần số, điện áp, dòng điện tổn hao công suất tác dụng,tổn hao công suất phản kháng và hệ số có lợi là các tham số cơ bản MBA Các tham sốnày xét trong điều kiện chuẩn được gọi là tham số định mức

Giả sử một trạm biến áp hoạt động với một công suất định mức, để đảm bảo đượctính hoạt động lâu dài ngoài trừ sự cố xảy ra Chúng ta nên tính đến khả năng quá tảicủa nó.

2.1 Quá tải bình thường (quá tải một cách hệ thống)

Quá tải thường xuyên của MBA là chế độ quá tải một phần thời gian phụ tải củaMBA 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 haomòn cách điện sau một chu kỳ khảo sát không vượt quá hao mòn định mức, tương ứngvới nhiệt độ cuộn dây bằng 980·C nhưng không vượt quá 1400 C

Để tránh khả năng quá tải cho phép thường xuyên của 3 MBA trong những giờphụ tải cực đại ngày đêm, cần phải phân tích, tính toán chế độ nhiệt độ của nó Nóicách khác, phải tính toán sự thay đổi nhiệt độ dầu và cuộn dây MBA cũng khá phứctạp nên trong thiết kế người ta xây dựng biểu đồ về khả năng quá tải của MBA đượccho trong các tài liệu thiết kế

Các biểu đồ về khả năng của MBA đươc xây dựng trên cơ sở đồ thị phụ tải haibâc đẳng trị của MBA Trục hoành của đường cong tính toán chỉ hệ số k1(hệ số phụ tảibậc một) tức là phụ tải một với phụ tải định mức, còn trục tung chỉ hệ số quá tải chophép Kcp Các đường cong xây dựng ứng với thời gian quá tải khác nhau từ(t = 0,5- 24 giờ)

Đối với đồ thị phụ tải hai bậc, trình tự xác định quá tải cho phép của MBA theođường cong khả năng tải được xác định như sau:

a Dựa vào đồ thị tính toán cực đại, xác định loại và công suất dịnh mức biến áp

Sđm, và tính quá tải của nó:

k2 =

b Xác định hệ số tải bậc một:

k1 =

c Xác định hằng số thời gian của MBA và tùy thuộc vào hệ thống làm mát, hằng

số thời gian và nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát mà chọn đường cong tínhkhả năng tải của MBA

13

dm S

S2

dm S

S1

d Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một k1 và thời gian quátải 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 vớichế độ làm việc của nó

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

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

Trường hợp xuất hiện hai lần quá tải so với công suất định mức của MBA thì cựcđại nhỏ hơn được dùng để tính phụ tải đẳng trị bậc một S1dt Tính S1dt tiến hành trong

10 giờ ở trước hay sau cực đại lớn nhất tùy thuộc vào cực đại nhỏ hơn Nói cách kháckhi biểu đồ phụ tải có hai cực đại thì tính toán đẳng trị bậc hai đối với cực đại nào cótổng đạt giá trị lớn nhất Khi đó nếu phụ tải cực đại xuất hiện vào buổi chiều(thứ hai về thời gian) thì lúc tính phụ tải đẳng trị bậc một sẽ bao gồm 10 giờ liền sauphụ tải bậc hai Nếu MBA làm việc cả năm với một đồ thị phụ tải giống nhau thì khi



ti

ti Si n i

n i







 1 1

1 1 2







 2 1

2 1 2

n i

n i ti

ti Si

S t i

đánh giá phụ tải cho phép người ta dùng nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm máthằng năm Nếu đồ thị phụ tải của MBA thấp hơn mùa đông thì nên sử dụng nhiệt độđẳng trị của môt trường làm mát theo vùng và tính quá tải cho phép riệng biệt đối vớimùa đông và mùa hè.

2.2 Quá tải sự cố:

Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điều kiện sự cố (ví dụ như bị hư hỏngmột MBA khi hai máy làm việc song song) mà không gây hỏng chúng Như vậy trị sốcho phép được quyết định sao cho nhiệt độ của cuộn dây và dầu của MBA không ảnhhưởng đến sự làm việc bình thường tiếp theo của máy Nhiệt độ cho phép cực đại đốivới dầu là 115℃ và đối điểm nóng nhất của cách điện l40℃

Trong điều kiện làm việc đó, MBA được phép quá tải 40% nếu thời gian quá tảicủa máy không vượt quá 6 giờ trong 5 ngày đêm và hệ số phụ tải bậc một k1 khôngvượt quá 0,93

Quá tải sự cố cho phép k2cp = 1,4 nên xem như một hệ số tính toán nào đó, sửdụng khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố Trị số quá tải cho phép trong vậnhành được quyết định phụ thuộc vào điều kiện cụ thể như đồ thị phụ tải và nhiệt độmôi trường làm mát

3 Tính toán chọn máy biến áp:

3.1 Tính chọn MBA 110/22KV :

Ở cấp điện áp này, theo phương án thiết kế thì có hai MBA T1 VÀ T2 vận hànhsong song trong trường hợp nếu một MBA nghỉ thì MBA còn lại với khả năng quá tải

sự cố có khả năng cung cấp đủ S max = 90 MVA

3.2 Kiểm tra điều kiện quá tải:

 Quá tải bình thường:

Sđm>0.5.Smax=0.5.90=45 MVAKhi 2 MBA làm việc song song nên ta không cần tính quá tải bình thường của 2 TBA

 Quá tải sự cố:

Kqtsc : hệ số quá tải có phụ thuộc vào khả năng tản nhiệt của máy biến áp Với

Kqtsc = 1,4 nếu máy biến áp đặt ngoài trời và Kqtsc = 1,3 nếu máy biến áp đặt trong nhà.Trong trường hợp này chọn Kqtsc = 1,4

Sđm : công suất định mức của máy biến áp

15

Smax : công suất cực đại truyền qua máy biến áp.

Công suất MBA chọn theo điều kiện một MBA nghỉ, MBA còn lại với khả năng

quá tải sự cố có khả năng cung cấp đủ S max = 90MVA

Từ đồ thị phụ tải tổng với S đm=75 MVA thời gian quá tải từ (8 ÷12)+(14 ÷18) giờ là

10 giờ lớn hơn 6 giờ cho nên MBA đã chọn không cho phép Do vậy phải nâng công

suất MBA lên 125MVA Khi đó:

S đm>S max

Nên thõa điều kiện quá tải sự cố

Vậy ta sẽ chọn MBA có công suất định mức S đm=125 MVA

Toàn

bộ (Kg)

Thông số máy biến áp THIBIDI 125 MVA

Sở dĩ ta chọn MBA 3 pha 3 cuộn dây là do sóng sin không ổn định, dao động bị

méo dạng, chất lượng điện năng giảm buộc ta phải sử dụng MBA 3 pha 3 cuộn có tổ

đấu dây Y/∆/Y Cuộn trung đấu ∆ chống sóng hài bậc cao có I đầu nối đất

Do cuộn trung MBA không sử dụng nên trong tính toán ta bỏ qua cuộn trung

II TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG:

Khi MBA vận hành, bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất, gọi là tổn thất quaMBA, tổn thất này chia ra làm hai loại:

- Tổn hao sắt từ : Tổn hao này không phụ thuộc vào tình trạng mang tải củaMBA và bằng tổn hao không tải của MBA

- Tổn hao trong cuộn dây quấn bằng đồng ( tổn hao đồng): Phụ thuộc vào tìnhtrạng mang tải của MBA khi vận hành Nếu MBA mang tải định mức thì tổnhao đồng bằng tổn hao ngắn mạch

Tổn thất điện năng trong MBA 3 pha 3 cuộn dây:

Tính toán tổn thất công suất trong ngày và trong năm

Thông số của MBA:(do cuộn trung MBA không sử dụng nên tính toán ta

bỏ qua cuộn trung):

Tổn thất điện năng của MBA:

Khi có đồ thị phụ tải, xác định theo biểu thức:

Smax : công suất của phụ tải đạt cực đại khi qua máy biến áp

Sđm : công suất định mức máy biến áp

III TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT:

Tổn hao công suất qua MBA được xác định qua biểu thức:

∆ P=∆ P0+∆ P N( S t

S đmB)2

¿

∆ P N , , ∆ P0 : tổn hao ngắn mạch và tổn hao không tải

S t : Công suất định mức MBA

S đmB : Công suất truyền qua MBA theo đồ thị phụ tải qua các cuộn dâycủa MBA

Tổn hao công suất qua MBA trong một năm là:

∆ P ngày=110+400(12590 )2¿= 317,36 (KWh)Tổn hao công suất qua MBA trong một năm là:

∆ P năm =317,36×365 = 115836,4 (KWh)

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

I KHÁI NIỆM:

- Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch (I N) để phục vụ cho việc chọncác khí cụ điện ( Máy cắt, kháng điện, biến dòng, biến điện áp) và các phần tử dẫnđiện ( dây dẫn, thanh dẫn, cáp…)

- Chỉ tính ngắn mạch ba pha, vì thường dòng ngắn mạch ba pha lớn hơn hai pha

hay một pha

- Nguồn cung cấp cho dòng ngắn mạch là hệ thống hay máy phát điện Máy bù

đồng bộ, động cơ điện chỉ xét khi ngắn mạch trên cực của nó vì khi dong ngắn mạchqua kháng điện sẽ bị triệt tiêu

- Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U >1000 V có thể bỏ qua thành phầnđiện trở mà chỉ xét thành phần điện kháng X, vì R thường nhỉ hơn X rất nhiều lần.Khi tính ngắn mạch trong mạng U <1000 V thì mới xét tới R

- Thời gian tồn tại ngắn mạch bằng thời gian bảo vệ rơle (t bv) và thời gian máy cắtlàm việc

Chọn các đại lượng cơ bản:

- Chọn công suất cơ bản: S cb=100 MVA

- Điện áp cơ bản ở các cấp:

U cb 1=110 KV

U cb 2=22 KV

- Điện kháng trên 1km đường dây: X0= 0.4 Ω/ km

- Điện kháng của đường dây : X∗¿dd¿ = X0.l.S cb

Sơ đồ biến đổi tương đươngNgắn mạch tại N1:

Trong các thiết bị phân phối điện người ta dùng các khí cụ khác nhau để đóng

mở, đo lường, … Chúng được nối với nhau bằng các thanh dẫn, thanh góp theo sơ đồnối điện nhất định Tuỳ theo chức năng đảm nhận, khí cụ điện được phân thành cácnhóm sau:

1 Khí cụ chuyển mạch như máy cắt điện, dao cách ly

2 Khí cụ bảo vệ khi có quá dòng hay có quá áp như cầu chì, thiết bị chống sét.

3 Khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch như điện trở phụ, kháng điện

4 Khí cụ đo lường như biến dòng, biến điện áp

Các khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp tuy có khác nhau về chức năng nhưng đều

có yêu cầu chung là chúng phải được ổn định nhiệt, ổn định động khi có dòng ngắnmạch đi qua, đặc biệt đối với các khí cụ điện chuyển mạch, hiện tượng hồ quang điện

có vai trò quyết định đến cấu tạo của chúng

Trong những điều kiện vận hành các khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện làm việc

ở chế độ sau:

Chế độ làm việc lâu dài: các khí cụ điện, cách điện, bộ phận dẫn điện sẽ làm việctin cậy nếu được lựa chọn theo điện áp danh định và dòng danh định Chế độ làm việcquá tải: các khí cụ điện, cách điện, bộ phận dẫn điện chỉ làm việc tin cậy nếu chỉ số vàthời gian quá tải về điện áp hoặc dòng điện trong thời gian giới hạn cho phép, lúc đókhí cụ điện làm việc bình thường vì đã tính đến độ bền dự trữ (đối với một số khí cụđiện có thể quá tải 1,4 lần định mức)

Chế độ làm việc sự cố: các khí cụ điện, cách điện và bộ phận dẫn điện đảm bảolàm việc tin cậy nếu chọn đúng điều kiện độ bền nhiệt và điện động với thời gian đãhạn chế tác hại do sự cố gây ra ở mức thấp nhất

Khi lựa chọn các khí cụ điện và các thông số của bộ phận dẫn điện phải kể đến vịtrí lắp đặt (trong nhà hay ngoài trời), nhiệt độ môi trường xung quanh, độ ẩm và độnhiễm bẩn của nó, ngoài ra còn kèm thêm phụ kiện lắp đặt của thiết bị

Việc lựa chọn khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện phải thoả mãn các yêu cầu hợp

Điện áp: U đmMC≥UHT

Dòng điện: I đmMC≥Icb với I cb là dòng điện cưỡng bức.

Chọn dòng điện cắt định mức: I Cđm≥I N với I N là dòng ngắn mạch.

Kiểm tra ổn định lực điện động: i lđđ≥ixk với i lđđ là dòng khả năng chịu

đựng về lực điện động theo biên độ

Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh i nh≥B N (B N=I2N T tđ) với I ôđ là dòng ổn

định nhiệt, I nh là dòng điện nhiệt với thời gian cho phép t nh , B N là xung nhiệt

của dòng nhiệt ngắn mạch

Khi máy cắt có I đmMC≥1000( A ) thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

1.3 Chọn máy cắt cho các cấp điện áp

Ilđđ = 100

√2 (kA) > Ixk1 = 22,85 (kA)

- Do IđmMC = 3,1 (kA) > 1 (kA) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật

kiểu máy cắt ЯЭ 110-23

điện áp định mức 110 KVdòng điện định mức 600 Adòng điện cắt định mức 40 kAdòng ổn định động 50 Ka

Máy cắt 110 kV

1.3.2 Cấp 22 kV

Sau khi tìm hiểu và tra cứu , ta chọn máy cắt (RMU) hợp bộ 24 kV củahãng Schneider

 Chọn máy cắt cho phụ tải thương nghiệp dịch vụ 22 KV

Đối với máy cắt 22 kV để đơn giản cho việc thiết kế lắp đặt ta chọnmáy cắt hợp bộ đặt trong nhà

- Điện áp định mức : Uđm = 22 kV

- công suất : S max= 10 MVA

- khi sự cố dòng điện cưỡng bức :

Icbmax = 2Ibt.max = S cbmax

Icắt = 16 (kA) > IN2 = 9,14 (kA)

Ilđđ= 40 (kA) > ixk2 = 23,26 (kA)

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật

hãng sản xuất schneiderđiện áp định mức 24 KVdòng điện định mức 1250 Adòng điện cắt định mức 16 kAdòng ổn định động 40 Ka

Máy cắt thương nghiệp dịch vụ 22 kV

 Chọn máy cắt cho phụ tải tiêu dùng dân cư 22KV

Đối với máy cắt 22 kV để đơn giản cho việc thiết kế lắp đặt ta chọnmáy cắt hợp bộ đặt trong nhà

- Điện áp định mức : Uđm =22 kV

- Công suất : S max= 25 MVA

- Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2Ibt.max = S max

27

đơn giá 112500 USDMáy cắt tiêu dùng dân cư 22 kV

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật

 Chọn máy cắt cho phụ tải công nghiệp xây dựng 22 KV:

Đối với máy cắt 22 kV để đơn giản cho việc thiết kế lắp đặt ta chọnmáy cắt hợp bộ đặt trong nhà

Máy cắt công nghiệp xây dựng 22 kV

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật.

 Chọn máy cắt cho phụ tải nông nghiệp-lâm nghiệp-thủy sản 22 KV

Đối với máy cắt 22 kV để đơn giản cho việc thiết kế lắp đặt ta chọnmáy cắt hợp bộ đặt trong nhà

- Điện áp định mức : Uđm =22 kV

- công suất : S max= 10 MVA

- Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2Ibt.max = S max

Máy cắt nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản 22 kV

Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật

2 CHỌN DAO CÁCH LY

II.1 Khái niệm

Dao cách ly là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy được

để đảm bảo an toàn khi sữa chữa máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện, đường

29

dây… Dao cách ly chỉ đóng cắt khi không có dòng điện hoặc dòng nhỏ, điện áp khôngcao lắm sau khi máy cắt đã cắt mạch điện

II.2 Các điều kiện chọn dao cách ly

Vậy Dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật

Thông số tính toán Thông số dao cách ly

UHT = 110 (kV) UđmDCL = 110 (kV)

Ixk1 = 22,85 (kA) Ilđđ = 80 (kA)

IN1 = 8,98 (kA) IđmDCL = 1 (kA)

Dao cách ly 110 kV

Chọn dao cách ly 22 kV

ở cấp điện áp 22 KV vì ta chọn tủ máy cắt hợp bộ nên ta không phải chọn dao cách ly cho cấp diện áp này Về điều kiện an toàn để rạo khoảng hở trông thấy được, tủmáy cắt hợp bộ được chế tạo thay thế bằng phương pháp báo hiệu vị trí tại bản điều khiển và máy cắt được rút ra khỏi mạch nhờ bộ truyền động cơ khí

3 CHỌN MÁY BIẾN DÒNG (BI)

3.1 Khái niệm

Máy biến dòng BI có nhiệm vụ biến đổi dòng điện trong mạch có điện ápcao về dòng điện tương ứng với thiết bị đo lường, tự động bảo vệ rơle và cách ly vớimạng cao áp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tiêu chuẩn hóa được các thiết bị

đo lường tự động Dòng thứ cấp thường là 5A (hay 1A hoặc 10A)

Các thông số của BI: Uđm, Iđm, sai sốΔI, sai số góc δ1, Z1, Zzđm, cấp chính xác.Máy biến dòng BI có các cấp chính xác 0.2; 0.5; 1 ;5 Tùy theo nhiệm vụ khác nhau

mà ta chọn biến dòng có các cấp chính phù hợp

Khi thao tác với biến dòng BI, ta cần chú ý những vấn đề:

- Không được để hở mạch thứ cấp Vì như vậy sẽ dẫn đến dòng từ hóa rấtlớn làm cho mạch thứ cấp quá áp

- Phụ tải thứ cấp của biến dòng phải nối tiếp

Máy biến áp được chọn theo các điều kiện sau:

Máy biến dòng (BI) 123 KV Máy biến dòng (BI) 23 KV

3.2 Điều kiện chọn máy biến dòng

- Điện áp định mức : UđmBI  UđmHT

Với UđmHT : điện áp định mức mạng điện để lắp B

- Dòng điện định mức : IđmBI  Icb max

√ 2

Với Klđđ là bội số ổn định lực điện động : klđđ =

Ilññ

Ilñm

- kiểm tra ổn định nhiệt : (Knh Ilđđ)2 tnh BN

Với Knh là bội số ổn định nhiệt : Knh =

Sdd là tiết diện dây dẫn (mm2)

Ltt là chiều dài tính toán (m), phụ thuộc vào cách nối dây BI

Để đảm bảo độ bền cơ tiết diện dây dẫn không được bé hơn các trị số: đối vớidây đồng 1,5 mm2, đối với dây nhôm là 2,5 mm2

3.3 Chọn biến dòng cho các cấp điện áp :

- Kiểm tra lực ổn định điện động : Ilđđ = 62 kA > 13.88 (kA)

- Kiểm tra ổn định nhiệt : I2

nh tnh = 122 3 =432 kA2s > BN = 33.28 (kA2s)Vậy BI đã chọn thỏa điều kiện

- Công suất tiêu thụ của các cuộn dòng của thiết bị đo lường của mỗi pha chotrong bảng sau:

6 Cos kế (công tơ hữu công) kế (công tơ hữu công) 2,5 2,5 2,5

a) Chọn BI cho phụ tải thương nghiệp dịch vụ

- Chọn biến dòng hình Y, đặt trên cả 3 pha

Điện áp định mức : UđmBI  22 kV

Với UđmHT : điện áp định mức mạng điện để lắp BIDòng điện định mức : IđmBI  Icb max = 262 A

- Chọn cấp chính xác là 0,5, dòng thứ cấp là 5 A

Loại U đm

( kV)

chính xác

Thông số của biến dòng cấp 22 kV

- Kiểm tra lực ổn định điện động : Ilđđ = 40 kA > Ixk2 = 23,26 kA

- Kiểm tra ổn định nhiệt : I2

nh tnh = 122 3 =432 kA2s > BN = 33.28 kA2sVậy BI đã chọn thỏa điều kiện

- Công suất tiêu thụ của các cuộn dòng của thiết bị đo lường của mỗi pha chotrong bảng sau:

5 Var giờ (công tơ hữu công) 2,5 4 1,5

6 Cos kế (công tơ hữu công) kế (công tơ hữu công) 2 2 2

Công suất tiêu thụ của các thiết bị đo BI cấp 22 kV

Phụ tải thứ cấp phụ thuộc vào các đồng hồ đo lường cho ở bảng trên Pha A

và pha C tải nhiều công suất nên chọn làm phụ tải thứ cấp của biến dòng S = 16,5 VA

b) Chọn BI cho phụ tải tiêu dùng dân cư

- Chọn biến dòng hình Y, đặt trên cả 3 pha

35