Thiết kế trạm biến áp 220, 110, 22kv và hệ thống nối đất chống sét cho trạm biến áp

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220, 110, 22 KV VÀ HỆ THỐNG NỐI

ĐẤT CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : Hoàng Nguyên Phước Sinh viên thực hiện : Hà Huy Phước

MSSV : 1131031014 Lớp : 11VDC01

TP Hồ Chí Minh, 2018

1

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.HCM, tháng 1 năm 2018 Giảng viên hướng dẫn

Ký tên

2

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra của cải vật chất phục vụ đời sống con người Theo sự phát triển xã hội con người đã khai thác rất nhiều nguồn năng lượng như: than đá, dầu mỏ, dòng nước chảy của sông và biển, mặt trời, gió Nhưng ưu việt hơn hết là nguồn năng lượng điện Điện năng dễ dàng biến đổi thành các nguồn năng lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, cơ năng Ngoài ra điện năng còn là nguồn năng lượng sạch dễ truyền tải Tuy nhiên điện năng là nguồn năng lượng đặc biệt Năng lượng không dễ dàng cất giữ khi dư thừa Do đó yêu cầu đặt ra là sử dụng điện sao cho có hiệu quả

Ngày nay năng lượng điện được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: điện tử, giao thông vận tải, chiếu sáng cho đến công nghiệp Chính vì vai trò quan trọng của năng lượng điện đ ối với đời sống xã hội mà điện năng được coi là thước

đo về trình độ văn minh 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 chế xuất 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 hậu thành một nước phát triển giàu mạnh Đảng và nhà nước đã ra sức chỉ đạo và thực hiện quá trình điện khí hóa toàn quốc Với sự giúp đỡ của quốc tế kết hợp với

sự nỗ lực của nhân dân ta, chúng ta đã và đang xây dựng nhiều nhà máy có công suất lớn nhằm đáp ứng về điện của nước ta Bên cạnh đó ta đã và đang xây dựng được đội ngũ cán bộ kĩ thuật đông đảo, trình độ cao về cung cấp điện

Để hệ thống lại kiến thức đã học và áp dụng vào thực tiễn với sự hướng dẫn

tận tình của thầy HOÀNG NGUYÊN PHƯỚC em xin nhận luận văn với đề tài

“THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22 KV VÀ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO TRẠM”

Sự chỉ dẫn của thầy HOÀNG NGUYÊN PHƯỚC Em cám ơn thầy đã

nhiệt tình cung cấp thông tin hướng dẫn và hỗ trợ kiểm tra, khắc phục một số thông tin chưa chính xác

Xin cám ơn các bạn sinh viên trong lớp 11VDC01 đã giúp đỡ tôi rất nhiều mặt như: phương tiện, sách vở, ý kiến

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp mặc dù tôi đã rất cố gắng song sẽ không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý phê bình chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn sinh viên

EM XIN CHÂN THÀNH CÁM ƠN!

5

PHẦN I THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22 KV

7

Nội dung thực hiện

Phần 1: Tính toán, thiết kế trạm biến áp

1 Tổng quan về trạm biến áp

2 Cân bằng công suất và đồ thị phụ tải

3 Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

4 Tính toán chọn máy biến áp

5 Chọn sơ đồ nối điện

8

CHƯƠNG 1 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 thể cung 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 nơi công chúng để tránh gây bụi bặm và ồn ào Do đó ở hầu hết mọi nơi điện năng được truyền tải, chuyên chở từ một nơi nào đó (nhà máy phát điện) đến nơi tiêu thụ Sự truyền tải điện năng đi xa sẽ nảy sinh ra nhiều vấn đề, nhất là chi phí cho hệ thống các truyền tải điện và tổn hao điện năng Phương pháp hữu hiệu nhất để giảm đi chi phí này là bằng cách nâng mức điện áp lên cao, khi đó tiết diện dây cáp và tổn hao điện năng truyền tải giảm đáng kể Tuy nhiên mức điện

áp chỉ nâng đến một cấp nào đó để phù hợp vớí vấn đề cách điện và an toàn Hiện nay nước ta đã nâng mức điện áp lên đến 500 (KV) để tạo thành 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 khi truyền tải, rồi những trung tâm tiếp nhận điện năng (cũng là trạm biến áp) có nhiệm vụ hạ mức điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu

II Phân loại

Trong thiết kế và vận hành mạng điện thường gặp hai danh từ: trạm phân phối điện 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

có biến đổi điện áp

9

1 Phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ :

- Trạm biến áp chung còn gọi là trạm biến áp chính, trạm có nhiệm vụ nhận điện áp của hệ thống với điện áp 220 KV biến đổi thành cấp điện áp 110/ 22/ 0.4KV

- Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện áp từ trạm biến áp trung gian biến đổi xuống các loại điện áp thích hợp để phục vụ cho các phụ tải phân xưởng

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

- Ngoài trời: Tất cả các thiết bị đều đặt ngoài trời riêng phần phân phối điện áp thì đặt trong nhà.Trạm ngoài trời thích hợp cho các trạm trung gian công suất

lớn có đủ điện tích để đặt các thiết bị ngoài trời

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

3 Các thiết bị chính trong trạm biến áp:

 Máy biến áp (MBA):

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

- Các thông số định mức máy biến áp:

o Công suất định mức máy biến áp

o Khả năng quá tải máy biến áp

o Điện áp định mức

o Tần số định mức

- Các loại máy biến áp: máy biến áp từ ngẫu, máy biến áp thông thường, máy biến áp cách ly

 Máy biến dòng (BI):

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

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

 Máy biến áp đo lường (BU) :

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

10

- Các loại máy biến áp đặc biệt: máy biến áp kiểu 3 pha 5 trụ, máy biến áp kiểu bậc cấp, máy biến áp kiểu phân chia điện dung

 Dao cách ly (DCL):

- Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy được để đảm 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 không cao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện

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

- Dùng để bảo vệ các thiết bị trong trạm không bị hư hại khi có sóng quá điện

áp khí quyển truyền vào từ đường dây tải điện

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

III Nhiệm vụ thiết kế

Nhiệm vụ của luận án này là thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV với các số

liệu như sau:

Phía 110 KV

 Số đường dây đi từ Hệ Thống vào thanh góp 224 kV: chiều dài 80 km

 Công suất hệ thống Smax = 580 MVA, cosφ = 0,85

 Không có phụ tải tại thanh góp 220 kV

Phía 22kV:

2 Cân bằng công suất và đồ thị phụ tải

3 Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

4 Tính toán chọn máy biến áp

5 Chọn sơ đồ nối điện

12

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI

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 trạm biến áp Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không được đảm bảo công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó Như vậy, việc cân bằng công suất cần thiết 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 điện năng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản suất và sinh hoạt,

tuỳ theo tầm 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 ra thiệt hại lớn về kinh tế, đe doạ đến tính mạng của con người hoặc có ảnh hưởng đến chính trị

 Phụ tải loại 2: là những phụ tải có tầm quan trọng lớn, nhưng có sự cố về nguồn cung cấp điện chỉ thiệt hại về kinh tế, do ngưng sản suất, hư hỏng sản phẩm, thiết bị, lãng phí nhân công

 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 sửa chữa và thay thế thiết bị khi có sự

cố

II Đồ thị phụ tải từng cấp

1 Cấp điện áp hệ thống 220 KV:

𝐼𝑁 =26,5 KA Nguồn có 2 đường dây tới: 2*224

2 Phụ tải cấp điện áp 110kV:

𝐶𝑜𝑠𝜑 = 0,85 𝑇𝑔𝜑 = 0,62

S= 𝑆max∗ 𝑆𝑖 %100

Hình 1 Đồ thị phụ tải cấp 110 KV

15

III Đồ thị tổng hợp của toàn trạm

Bảng tổng hợp theo thời gian của toàn trạm

T ( h) Công suất phụ tải

Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng quyết 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 bi chính như: máy biến áp, máy cắt… cũng có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm

2 Đảm bảo tính liên tục chặt chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với hệ thống khi bình 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 máy biến 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 nhiều phương án khác nhau, để chọn phương án tối ưu nhất Chẳng hạn, số lượng máy biến áp, tổng vốn đầu tư, tổn hao điện năng thấp

II Sơ đồ cấu trúc trạm

Trạm biến áp là một công trình nhận điện năng bằng một hay nhiều nguồn cung cấp với điện áp cao để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc

bé hơn điện áp hệ thống 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

18

+ Dùng máy biến áp ba cuộn dây (hay máy biến áp tự ngẫu nếu UT 110KV) + Qua các máy biến áp 2 cuộn dây cung cấp cho từng cấp điện áp thấp

III Lựa chọn phương án khả thi

Các phương án đề ra phải đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật Tính kỹ thuật được đưa lên hàng đầu Qua đánh giá sơ bộ và lựa chọn ta đưa ra các phương án sau:

1 Phương án 1

Qua MBA giảm dần từ điện áp cao xuống (U >U >U )

Hình 3.1

- Được sử dụng niều khi (S <S ), khi không có MBA ba cuộn dây thích hợp

- MBA cấp một (điện áp lớn nhất) phải tải công suất ở các cấp nối tiếp do đó phải chọn công suất S lớn, tổn hao có thể lớn

- Sử dụng nhiều MBA nên giá thành cao

- Khả năng cung cấp điện tốt

2 Phương án 2



- Ít MBA nên giá thành thấp

- Tổn hao có thể nhỏ hơn các phương án khác vì chỉ qua một lần MBA

- Tuy nhiên có những trường hợp lưu ý:

+ MBA 3 cuộn dây chỉ chế tạo với điện áp UH>= 6kV

+ MBA từ ngẫu chỉ chế tạo với điện áp UT>=110kV

+ Công suất lớn thì trọng lượng và kích thước lớn, khó chuyên chở, xây lắp + Công suất các cuộn không được chênh lệch quá lớn, nếu không sẽ có cuộn non tải

3 Phương án 3

Dùng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp cao sang trung và sang

hạ

20

Hình 3.3

- Tăng số lượng MBA dẫn đến chiếm nhiều diện tích

- Tách MBA thành hai phần riêng biệt và đặt chung một nơi, phương án này sử dụng nhiều khi phụ tải U và U chênh lệch nhiều mà không thể dùng phương án

1 và 2 Phương án này có nhiều hạn chế nên ít được sử dụng

4 Phương án 4: Chọn phương án này dùng để thiết kế trạm biến áp

- Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu chuyển từ 220kV xuống 110kV

- Điện áp 110kV qua các máy biến áp 2 cuộn dây cung cấp cho điện áp thấp

Hình 3.4

21

- Tăng số lượng MBA dẫn đến chiếm nhiều diện tích hơn MBA 3 cuộn dây, nhưng sử dụng MBA tự ngẫu từ 220kV xuống 110kV nên diện tích nhỏ hơn

phương án 1, giá thành giảm

- Giá thành có cao hơn sử dụng 2 MBA 3 cuộn dây nhưng đảm bảo khả năng cung cấp điện, diện tích đặt máy nhỏ

- Ở Việt Nam thường sử dụng phương án này

22

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHỌN LỰA MÁY BIẾN ÁP

I Khái niệm

Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này dến điện áp khác Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 550, 220, 110KV…thường qua máy biến áp từ điện áp máy phát 𝑈𝑀𝐹 lên điện áp tương ứng ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm

về điện áp thích hợp ở mạng phân phối, ví dụ: 22;15;04KV

Trong hệ thống lớn phải qua nhiều lần tăng giảm mới có thể đưa điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ Cho nên tổng công suất máy biên áp trong hệ thống điện có thể bằng 4÷5 lần tổng công suất của máy phát điện

∑ 𝑆𝐵 = (4 ÷ 5) ∑ 𝑆𝑀𝐹Mặc 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 điểm sau:

- Máy biến áp là thiết bị không phát hiện ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng Trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q

- MBA thường được chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo rời ra trong khi chuyên chở rất nhỏ (khoảng 10%) trọng lượng kích thước chuyên chở rất lớn Ví dụ máy biến áp hai cuộn dây 115/38,5KV, công suất 80MVA có trọng lượng tổng là 105 tấn , phần không thể chuyên chở tách rời là 91,5 tấn, dài 7,4m, rộng 5,3m, cao 6,8m Vì vậy khi sử dụng cần chú ý phương tiện chuyên chở và 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 khả năng tận dụng tối đa (xét khả năng quá tải cho phép) tránh sự vận hành non tải máy biến áp đưa đến tổn hao không tải lớn, kéo dài thời gian sử dụng không cần thiết



23

- 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 qua máy biến áp mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm lạnh Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn của mỗi nước, thường cách nhau quá lớn, nhất là khi công suất càng lớn Điều này đưa đến tính 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 máy khi phụ tải tăng Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn công suất 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

II Thông số định mức của MBA

1 Công suất định mức

Là công suất liên tục truyền qua MBA trong thời gian phục vụ ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do nhà chế tạo qui định như điện áp định mức, tần số định mức, đặc biệt là nhiệt độ môi trường làm mát

Ví dụ: MBA do Nga chế tạo có qui định:

 Nhiệt độ môi trường xung là 200c

 Độ tăng nhiệt của cuộn dây so với môi trường xung quanh với MBA có hệ thống làm lạnh tự nhiên và có quạt là 550c Với MBA có hệ thống làm lạnh cưỡng bức là 400c Do đó khi vận hành phải đảm bảo các qui định trên thì MBA mới có thể vận hành theo công suất định mức và đảm bảo tuổi thọ theo qui định

24

Phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tuổi thọ yêu cầu thì công suất định mức của MBA có thể thay đổi, tuy nhiên không vượt quá điều kiện giới hạn về nhiệt độ của vật liệu dẫn điện và vật liệu cách điện trong các MBA, với các MBA hiện nay là 980C

2 Khả năng quá tải của MBA

Thực tế vận hành thường không thể có môi trường xung quanh như qui định, phụ tải của MBA cũng không thể giữ hằng số bằng định mức mà luôn thay đổi và phần lớn thời gian thấp hơn định mức Vì thế tuổi thọ của MBA bị kéo dài, việc này không phải lúc nào cũng tối vì không kịp thay thế MBA Với sự tiến bộ công nghệ chế tạo hiện nay, MBA cũng như các thiết bị khác luôn cải tiến kích thước, trọng lượng, tổn hao trong máy, giá thành hạ

Để tận dụng khả năng tải của MBA, có thời gian cho phép vận hành với công suất lớn hơn định mức gọi là quá tải MBA

𝑆𝑣ậ𝑛 ℎà𝑛ℎ

𝑆đị𝑛ℎ 𝑚ứ𝑐 = 𝐾𝑞𝑡Với 𝐾𝑞𝑡 là hệ số quá tải

III Chọn công suất máy biến áp

1 Trường hợp chỉ có 1 máy biến áp

𝐾𝑞𝑡𝑏𝑡 ∗ 𝑆𝑑𝑚.𝐵 ≥ 𝑆𝑚𝑎𝑥

 Trong đó: 𝐾𝑞𝑡𝑏𝑡 là khả năng quá tải thường xuyên

 Thông thường khi thiết kế ban đầu không xét khả năng này và lấy

𝐾𝑞𝑡𝑏𝑡 = 1, nghĩa là công suất MBA được chọn theo điều kiện

𝑆𝑑𝑚.𝐵 ≥ 𝑆𝑚𝑎𝑥

 Trường hợp theo điều kiện trên đưa đến công suất MBA quá lớn, do thang chế tạo MBA nhảy vọt mới xét đến khả năng quá tải bình thường

Ví dụ: Smax= 65MVA trong khi công suất MBA chỉ có loại 63MVA và lớn ơn là 125MVA, trường hợp này chỉ nên chọn loại 63MVA mà không chọn lại 125MVA

2 Trường hợp có 2MBA ghép song song:

có thể cắt 1 phần phụ tải loại 3, nếu cho phép như vậy hợp lý hơn

3 Trường hợp có 3MBA ghép song song:

 Công suất MBA được chọn theo biểu thức:

26

T2<6h Ứng với trường hợp trên ta chọn trường hợp 3 máy biến áp ghép song song phù hợp với sơ đồ cấu trúc và số lượng MBA đã chọn ở chương III

IV Tính toán thực tế:

Bảng phân theo thời gian của toàn trạm

T ( h) Công suất phụ tải

 𝑺đ𝒎𝑩 ≥ 𝟏𝟖𝟓,𝟓

𝟏,𝟒 = 𝟏𝟑𝟐, 𝟓 (𝑴𝑽𝑨)

 Từ đồ thị phụ tải trên ta chọn máy biến áp từ ngẫu có công suất 𝑆đ𝑚𝐵= 250 (MVA) Thì ta có thời gian quá tải 12g>6g thời gian quá tải cho phép Dẫn đến không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

 Vậy ta chọn 3 MBA từ ngẫu 3 pha, mỗi máy có công suất 𝑆đ𝑚𝐵= 300 (MVA) Thỏa điều kiện thời gian quá tải 4h<6h thời gian quá tải cho phép Nghĩa là MBA đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho

 Kiểm tra điều kiện quá tải:

- Thời gian quá tải 4h<6h thời gian quá tải cho phép

- Trong điều kiện bình thường hệ số mang tải của mỗi máy MBA

C/T C/H T/H D B C Dầu Tổng

230 121 38,5 11 32 20 0.4 145 520 430 390 12.7 4.65 8.35 84 260 Giá tiền: Mỗi MBA từ ngẫu: 1460.000 USD

Bảng 4.1 Thông số của máy biến áp đã chọn

2 Chọn máy biến áp cho phương án 2:

2.1 Chọn máy biến áp cấp 220/110 KV

 Từ đồ thị phụ tải nêu trên ta chọn MBA từ ngẫu có công suất 𝑆đ𝑚𝐵 =

230 (MVA) Thì ta thấy thời gian quá tải 12g>6g thời gian quá tải cho phép Dẫn đến không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

 Vậy ta chọn 3 MBA từ ngẫu, mỗi máy có công suất 𝑆đ𝑚𝐵 = 300 (MVA) Thỏa điều kiện thời gian quá tải 4h<6h thời gian quá tải cho phép Nghĩa là MBA đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho

2.2 Kiểm tra điều kiện quá tải

- Thời gian quá tải 4h<6h thời gian quá tải cho phép

- Trong điều kiện bình thường hệ số mang tải của mỗi máy MBA

 Chọn máy biến áp có S đmB = 230 MVA

2.3 Chọn máy biến áp cấp 110/22 KV

T ( h) Công suất phụ tải

0 - 2 (h) 60 0,5 60,5

2 – 4 ( h) 70 0,5 70,5

30

 Vậy ta chọn 3 MBA 2 cuộn dây, mỗi máy có công suất SđmB = 115 (MVA) Thỏa điều kiện thời gian quá tải 4h<6h thời gian quá tải cho phép Nghĩa là MBA đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho

 Kiểm tra điều kiện quá tải:

- Thời gian quá tải 4h<6h thời gian quá tải cho phép

- Trong điều kiện bình thường hệ số mang tải của mỗi máy MBA

Suy ra: 115≥ 0.5 ∗ 100,5 = 50,25 (MVA)

 Vậy MBA được chọn đã thỏa yêu cầu

 Ta chọn MBA 2 cuộn dây có công suất 𝑆đ𝑚𝐵 = 63 (MVA) kiểu ABB

3 Bảng thông số kỹ thuật của MBA

T

C /

H

T /

H

C/T C/H T/H

220/110 300 230 121 38.5 11 32 20 0.4 145 520 430 390 Pháp 110/22 63 115 38,5 11 12 0.6 53 290

Giá tiền: MBA S đm = 300 (MVA) : 1460.000 USD

MBA S đm = 63 (MVA) : 460.000 USD

- Chọn máy biến áp tự dùng:

Từ dùng của trạm biến áp không phụ thuộc vào hoàn toàn và công suất của trạm Thường công suất tự dùng của trạm từ 50 đến 500KVA Trong luận văn này ta chọn

2 MBA tự dùng có công suất mỗi máy là 𝑆đ𝑚𝐵 = 0,4 (MVA) là hợp lý

Bảng thông số kỹ thuật của MBA

Trọng lượng (KG)

Số tiền (VNĐ) Sản Xuất

400 22/0,41200 6550 5,5

1,6-1,14-1,871927 48500000 VN

32

CHƯƠNG 5

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

I Tổng quát

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 Đảm bảo thi công sữa chữa và vận hành trên các bộ phận riêng biệt của sơ đồ mà không 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 bị khó 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 dùng cho 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 như máy cắt điện

- Đối với trạm biến áp trong hệ thống điện Việt Nam thường dùng sơ đồ một hệ thống 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 đi qua một máy cắt điện Khi máy cắt này đóng thì phần tử đó mới làm việc, khi máy cắt cắt phần tử này bị ngừng cung cấp điện

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

II Sơ đồ hệ thống thanh góp

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

a Không phân đoạn:

33

Hình 4.1

Mỗi mạch nối vào thanh góp thông qua 2 dao cách ly và một máy cắt

Dao cách ly chỉ làm nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi tiến hành sữa chữa và đóng cắt khi không có dòng điện

+ Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, rõ ràng, giá thành hạ Mỗi phần tử được thiết kế riêng

cho từng mạch đó, khi vận hành hay sữa chữa mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến mạch khác

+ Khuyết điểm:

 Khi sữa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các phụ tải nối vào mạch đó cũng bị mất điện Thời gian ngừng cung cấp điện phụ thuộc vào thời gian sữa chữa máy cắt điện đó

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

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

b Có phân đoạn:

Hệ thống một thanh góp thường được phân đoạn bằng 2 dao cách ly hoặc bằng máy cắt điện cùng 2 dao cách ly 2 bên

 Khi cần sữa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp điện được chuyển cho phân đoạn kia

 Khi sự cố trên một phân đoạn nào, máy cắt phân đoạn đó sẽ cắt cùng với máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện bình thường Tất nhiên trong thời gian này tính đảm bảo 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, thì nên đặt thêm bộ phận tự động đóng nguồn dự phòng Nhờ bộ phận này khi mất nguồn cung cấp trên phân đoạn nào đó, máy cắt phân đoạn sẽ tự đóng lại 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 phân đoạn bằng máy cắt điện được sử dụng rất rộng rãi trong các TBA cũng như NMĐ khi điện áp không cao lắm ( 15, 22, 110 kV ) và số mạch không nhiều Đặc biệt hiện nay máy cắt điện SF6có độ tin cậy cao, thời gian cần sữa chữa bảo quản ngắn, thời gian ngừng cung cấp điện do máy cắt sẽ rất bé, nên sơ đồ này càng được sử dụng rộng rãi hơn và

là sơ đồ chủ yếu trong các TBA cung cấp điện hiện nay ở nước ta

 Nhờ có máy cắt vòng độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ tăng lên, tuy nhiên 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 kV trở 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 góp có phân đoạn bằng máy cắt cho cấp 110 kV và cấp 22 kV là hợp lý

2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp

a Sơ đồ hai hệ thống thanh góp

36

Hình 4.4

Sơ đồ này có 2 chế độ làm việc:

 Một hệ thống thanh góp làm việc, một hệ thống thanh góp dự phòng:

+ Với chế độ làm việc này, sơ đồ trở thành sơ đồ tương đương một hệ thống thanh góp không phân đoạn, do đó có các ưu khuyết điểm đã nêu trên Tuy nhiên, với sơ

đồ này có ưu điểm so với sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn ở chỗ khi một thanh góp bị sự cố hay sữa chữa, toàn bộ được chuyển sang làm việc với thanh góp thứ hai chỉ phải mất điện trong thời gian ngắn ( thời gian thao tác )

+ Sơ đồ này còn có ưu điểm nỗi bật là khi cần sữa chữa một máy cắt của phần tử nào

đó, dùng máy cắt liên lạc MCG thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ hai, qua máy cắt MCG đi tắt qua máy cắt cần sữa chữa

 Đồng thời làm việc cả hai thanh góp: Trong chế độ này các mạch nguồn cũng như mạch tải được phân đều trên hai thanh góp, MCG đóng làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn tương ứng với sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn Khi sự cố trên thanh góp chỉ mất một phần trong thời gian ngắn và chuyển sang vận hành trên thanh góp kia

b Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có phân đoạn một thanh góp

37

Hình 4.5

Thanh góp này trở thành thanh góp chính, thanh góp kia trở thành thanh góp phụ (chỉ phân đoạn trên một thanh góp) Với sơ đồ thanh góp có phân đoạn có thể là một hay hai máy cắt liên lạc và thanh góp phụ chỉ thay một phân đoạn khi cần sữa chữa, lúc này máy cắt liên lạc nối vào phân đoạn được thay thế đóng vai trò máy cắt phân đoạn, nghĩa là luôn luôn làm việc trong chế độ có hai phân đoạn do đó tính đảm bảo cao hơn Tuy nhiên sơ đồ này có vốn đầu tư lớn hơn do phải tốn thêm chi phí cho nhiều máy cắt Trong điều kiện hạn chế về kinh tế, để tiết kiệm có thể sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp mà vẫn đảm bảo yêu cầu

c Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng

38

Hình 4.6

Máy cắt vòng và thanh góp vòng có nhiệm vụ tương tự như trong sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp vòng Sơ đồ này chỉ ứng dụng khi điện áp cao từ 110 KV trở lên

và số đường dây nhiều, sơ đồ là nơi tập trung của nhiều nguồn lớn

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

Kết Luận:

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

sự cố và trong giới hạn cho phép

Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U>1000V có thể bỏ qua diện trở R

mà chỉ điện khángX, vì thường R<X Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống U<1000V mới xét đến R

Z = √𝑅2 + 𝑋2

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 con người Dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất có thể cũng cần phải xác định vì

nó có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn thông số kỹ thuật cho các thiết bị bảo

vệ

II Phương pháp tính toán ngắn mạch

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 không đồng bộ có công suất nhỏ

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

''