THIẾT kế TRẠM BIẾN áp hợp bộ KIOSK 220,4 kv CHO KHU dân cư NAM sài gòn chuyên đề máy BIẾN áp hợp bộ PAD MOUNTED

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HỢP BỘ KIOSK 22/0,4 kV CHO KHU DÂN CƯ NAM SÀI GÒN Chuyên đề: MÁY BIẾN ÁP HỢP BỘ PAD - MOUNTED Luận văn tốt nghiệp _ LỜI MỞ ĐẦU Hiện việc phát triển đô dị kéo theo nhu cầu điện ngày tăng cao Để đáp ưng đảm bao cung cấp điện đủ kịp thời với chất lượng cao, ngành điện bước nâng cấp hệ lưới điện truyền tải phân phối Trạm biến áp phân phối mắc xích quan trong hệ thống phân phối điện có đặc thù riêng cho khu vực cần lắp đặt, khu vực nội thành Trạm biến áp đặt khu vực phải đáp ứng nhiều tiêu vừa phải an toàn, nhỏ gọn, thích hợp với hệ thống lưới điện Ngồi phải đảm bảo mỹ quan thị Trạm biến áp hợp kiểu kiosk kiểu trạm biến áp kiểu mới, tích hợp nhiều chức năng, thích hợp dùng mơi trường thị, có mức độ bảo vệ cao, đa dạng thiết kế, để phù hợp với cơng trình Đó động lực để nghiên cứu thực đề tài Trang Luận văn tốt nghiệp _ Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP  Khái niệm Trạm biến áp (TBA) phần tử quan trọng hệ thống điện, có nhiệm vụ biến đổi điện áp đến cấp điện áp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền cung cấp điện cho phụ tải  Các kiểu trạm biến áp - Trạm biến áp cột (trạm treo, trạm dàn,…) - Trạm biến áp mặt đất (trạm hở, trạm bệt, trạm trệt,…) - xa xưa - Trạm biến áp nhà (trạm kín, trạm xây) - Trạm biến áp trụ (trạm trụ thép) - Trạm Kiosk (trạm hợp bộ, compact) - gồm nhiều module 1.2 PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP 1.2.1 Theo chức  Tăng áp: Thường đặt nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng điện áp từ máy phát lên đến điện áp cao để truyền tải xa  Hạ áp: Thường đặt hộ tiêu thụ để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp, thích hợp với hộ tiêu thụ  Trung gian: Làm nhiệm vụ liên lạc hai lưới có cấp điện áp khác Trang Luận văn tốt nghiệp _ 1.2.2 Theo vị trí lắp đặt  Trong nhà: TBA nhà có thiết bị máy cắt dao cách lý, máy biến áp, góp, … đặt nhà  Ngoài trời: Ở loại TBA này, thiết bị điện máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, góp,… đặt ngồi trời Phần phân phối phía trung áp đặt ngồi trời, nhà tủ chuyên dụng Phần phân phối hạ áp thường đặt nhà tủ chuyên dụng chế tạo sẵn TBA loại thích hợp cho có cơng suất lớn, đủ điều kiện đất đặt trang thiết bị Các TBA trời tiết kiệm nhiều kinh phí xây dựng nên khuyến khích dùng có điều kiện 1.3 YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ phải đảm bảo đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép Ngoài phải đảm bảo mặt kinh tế, an toàn,… Một phương án thiết kế hợp lý thỏa mãn kết hợp hài hòa yêu cầu sau: - Đảm bảo chất lượng điện Độ tin cậy tùy theo tính chất phụ tải Vốn đầu tư thấp An toàn cho người thiết bị Thuận tiện vận hành sửa chữa Có tính khả thi Trang Luận văn tốt nghiệp _ 1.4 KHÁI QUÁT VỀ PHỤ TẢI Phụ tải khu dân cư thành phố Hồ Chí Minh, gồm khu chính, cơng suất ngang có tổng cơng suất cực đại 850kW Hệ số công suất lúc phụ tải cực đại 0.8 lúc cực tiểu 0.85 Bảng 1.1 Công suất phụ tải ngày Giờ 10 11 12 %ma x 30 30 30 30 30 30 30 30 40 40 60 60 Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 %ma x 60 60 60 70 70 80 80 80 80 30 30 30 Yêu cầu thiết kế: - Trạm biến áp đặt trước khu dân cư Phần trung có thiết bị đóng cắt bảo vệ MBA Phần hạ bao gồm ACB tổng MCCB cho khu vực MCCB dự - phòng Thiết kế phải đảm bảo tiểu chuẩn điện lực thành phố Trang Luận văn tốt nghiệp _ Chương 2: ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VÀ TÍNH TỐN CÁC HỆ SỐ CỦA CƠNG TRÌNH 2.1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 2.1.1 Định nghĩa Quy luật biến thiên phụ tải theo thời gian biểu diễn hình vẽ gọi đồ thị phụ tải Trục tung đồ thị biểu diễn : cơng suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến dạng đơn vị có tên hay tương đối Còn trục hoành biểu diễn thời gian 2.1.2 Phân loại - Theo cơng suất có đồ thị phụ tải cơng suất tác dụng, đồ thị công suất phản kháng đồ thị phủ tải công suất biểu kiến - Theo thời gian có độ thị phụ tải ngày, tháng, năm, - Theo địa lý có độ phụ tải tồn hệ thống, hộ tiêu thụ,… Đồ thị phụ tải cần thiết cho việc thiết kế vận hành hệ thống điện, nhằm tối ưu hóa phân bố cơng suất Đồ thị phụ tải TBA dùng để chọn dung lượng máy biến áp (MBA), tính tốn tổn thất điện MBA, chọn sơ đồ nối dây,… 2.1.3 Cách xác định phụ tải ngày theo %Smax Đồ thị phụ tải vẽ ngày vẽ theo Watt kế tự ghi xác nhất, vẽ theo phương pháp điểm Nghĩa sau khoảng thời gian lại ghi số phụ tải nối lại thành đường gấp khúc Trang Luận văn tốt nghiệp _ 2.1.4 Vẽ đồ thị theo số liệu Bảng 2.2 Công suất phụ tải ngày Giờ 10 11 12 %ma x 30 30 30 30 30 30 30 30 40 40 60 60 Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 %ma x 60 60 60 70 70 80 80 80 80 30 30 30  Đồ thị phụ tải ngày dạng bậc thang ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY 10 % Pmax 80 60 40 20 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 T (giờ) Hình 2.1 Đồ thị phụ tải ngày 2.2 TÍNH TỐN HỆ SỐ THỜI Tmax 1.1.1 Xác định thời gian sử dụng công thức lớn (Tmax) Điện tiêu thụ phụ tải phụ thuộc phụ tải thời gian vận hành Tuy nhiên q trình vận hành, phụ tải ln biến thiên Vì để thuận tiện q trình tinh tốn người ta giả thiết phụ tải không đổi phủ tải lớn Do Trang Luận văn tốt nghiệp _ thời gian dùng diện lúc thời gian tương đương phương diện tiêu thụ điện Với giả thiết thời gian dùng diện phụ tải lớn (thường lấy phụ tải tính tốn) gọi thời gian sử dụng công suất lớn 1.1.2 Tính tốn Tmax ngày Ta có: (2-1) Suy ra: (2-2) = 11,7 2.2.1 Tính Tmax (năm) Tmax (năm)= Tmax (ngày).365 = 4270,5 (2-3) Vậy giả thiết ta sử dụng phụ tải lớn khơng đổi thời gian cần thiết Tmax phụ tải tiêu thụ lượng điện lượng điện phụ tải thực tế ( biên thiên) tiêu thụ năm làm việc gọi thời gian sử dụng công suất lớn 2.2.2 Xác định thời gian chịu tổn thất công suất lớn max Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax thời gian giả thiết mà phụ tải tiêu thụ với công suất cực đại tiêu thụ lượng điện lượng điện mà phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ năm max(ngày) = 6.65 (2-4) max(năm) = 2427.25 Trang Luận văn tốt nghiệp _ Trang Luận văn tốt nghiệp _ Chương 3: TÍNH TỐN PHỤ TẢI 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Tính tốn phụ tải cơng việc vơ quan trọng xác định phụ tải nhỏ thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị, xảy cố cháy nổ vơ nguy hiểm Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng cho phép gọi phụ tải tính tốn không đổi, tương đương với phụ tải thực tế thay đổi theo thời gian gây nên hiểu ứng nhiệt Do phương diện kỹ thuật, ta chọn thiết bị điện theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn thiết bịt điều kiện vận hành Các phương xác định phụ tải tính tốn: - Dựa vào kinh nghiệm: Phương pháp phụ thuộc vào hệ số kinh nghiệm thiết kế vận hành để tổng kết đưa hệ số tính tốn Đặc - điểm phương pháp thuận tiện cho kết gần Phương pháp lý thuyết xác suất thống kê: Phương pháp có kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố Vì kết tính tốn có xác việc tính tốn phức tạp 3.2 MỤC ĐÍCH VIỆC XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI - Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp phần phối điện áp từ lưới 1000V - trở lên Chọn số lượng công suất máy biến áp trạm biến áp Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp phân phối - Chọn thiết bị chuyển mạch bảo vệ  Số liệu ban đầu: - Công suất cực đại phụ tải: P = 850 kW Trang Luận văn tốt nghiệp _ MBA pha 1000kVA 22/0.4kV Dyn11 QĐ 5511/QĐ-EVN ĐL TP HCM máy THIBIDI Sứ plug-in 24kV Prysmian/Pháp Đầu cáp 24kV 250A Elbow 3x50mm2 + đầu cosse đồng 3M/TQ Tủ trung RM6 24kV 630A 20kA/3s NE-IQI (2 LBS 630A lộ vào + LBS 200A lộ có bệ chì trung ), IAC - AFLR + Chì ống trung 50A (1 = cái) tủ Schneider/TQ Đầu cáp 24kV 250A Elbow 3x50mm2 + đầu cosse đồng 3M/TQ IV Ngăn hạ + tủ tụ bù hạ 400kVAr III Ngăn trung ACB 4P 1600A 65kA (AN-16D416H) LS/Hàn Quốc Thanh đồng 2x50x10mm mét 14 Việt Nam Co nhiệt hạ Φ50 mét 12 Việt Nam Volt kế 0-500V Omega Volt switch Omega Amper kế 1600/5A Omega MCT 1800/5A Emic/VN Đèn báo pha R,Y,B Việt Nam Cầu chì 5A + đế Việt Nam 10 CT,PT Điện kế (Khách hàng/Điện lực cấp) lô - Việt Nam 11 MCCB 3P 630A - 45kA (ABN803c) LS/Hàn Quốc 12 MCCB 3P 75A-22kA (ABN103c) 10 LS/Hàn Quốc 13 Contactor 3P 65A (MC-65a) LS/Hàn Quốc Trang 56 Luận văn tốt nghiệp _ 14 Tụ bù hạ 3P 20kVAr - 415V khô 20 Samwha 15 Bộ điều khiển tụ bù 12 cấp Mikro 16 Cáp ngầm 24kV CXV/XLPE/DSTA 3x50mm2 mét LS-Vina 17 Cáp Cu/XLPE/PVC 240mm2 0,6/1kV mét 28 Cadivi KẾT LUẬN Với thiết kế trạm biến áp kiểu kiosk này, thiết bị bảo vệ tốt hơn, tương đương với việc xây nhà, với chi phí thấp diện tích nhỏ nhiều Đây thiết kế ưa chuộng thị trường nay, giúp tăng độ an toàn trạm biến áp đặt thành phố mà lại đảm bảo mặt mỹ quan đô thị tiết kiệm quỹ đất Trang 57 Luận văn tốt nghiệp _ CHUYÊN ĐỀ: MÁY BIẾN ÁP HỢP BỘ PAD-MOUTED Máy biến áp hợp PAD-MOUNTED bước đột phá thiết kế máy biến áp, mang đến gió ngành cơng nghiệp sản xuất máy biến áp thay đổi cách thức xây dựng trạm biến áp phân phối Khơng cơng trình to lớn chiếm diện tích mà thay vào máy biến áp với chức đóng cắt bảo vệ trạm biến áp phân phối gói gọn thiết kế nhỏ gọn đảm bảo độ an tồn cao Chương 1: TÍNH NĂNG CỦA MÁY VÀ CẤU TRÚC MÁY BIẾN ÁP HỢP BỘ PAD-MOUNTED 1.1Tính : - Là máy biến áp thực thụ hoạt động nhiều điều kiện khí hậu thời tiết khác - Kết hợp đóng cắt phía trung thế, hạ có cấu bảo vệ máy biến áp 1.2 Cấu trúc: Trang 58 Luận văn tốt nghiệp _ Cấu trúc hợp khơng dùng khí SF6 - Tất thiêt bị đóng cắt với máy biến áp đặt ngâp dung môi cách điện có cấp cách điện cao (K) Cấu trúc chắc chế tạo sẵn từ thép không rỉ Vỏ máy chứa ngăn bảo vệ đóng cắt module kim loại riêng biệt Kết luận: Lợi ích từ thiết kế giúp cho việc lắp đặt dễ dàng, bảo vệ MBA vượt trội, độ an toàn gia tăng, thân thiện với mơi trường hồn tồn phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế, có hưỡng dẫn chặt chẽ nhằm đảm bảo vận hành an toàn nguyên vẹn vỏ máy Chương 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐẦU NỐI 2.1 Mạch hình tia Trang 59 Luận văn tốt nghiệp _ Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý đấu nối hình tia Hình 2.2: Máy hợp bộ Pad-mounted mạch hình tia Trang 60 Luận văn tốt nghiệp _ 2.2 Mạch vòng Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đấu nối mạch vòng Trang 61 Luận văn tốt nghiệp _ Hình 2.4 Máy biến áp hợp bộ Pad-mounted mạch vòng Trang 62 Luận văn tốt nghiệp _ Chương 3: CÁC BỘ PHẬN CHÍNH Hình 3.1 Các bộ phận chính máy biến áp Pad-mounted Đầu cáp Elbow Tee-Plug Trang 63 Luận văn tốt nghiệp _ Hình 3.2 Đầu cáp Elbow Hình 3.3 Đầu cáp Tee-plug Sứ Plug-in Trang 64 Luận văn tốt nghiệp _ Hình 3.4 Sứ Plug-in Cầu chì Hình 3.5 Cầu chì Dao cắt tải Bộ bảo vệ tải pha Trang 65 Luận văn tốt nghiệp _ Chương 4: THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Thành phần Mơ tả Các thông số định mức Đầu cáp( Elbow or Tee- Đầu cáp đúc, plug) chịu ngập nước, thích hợp cho việc lắp đặt nhà ngồi trời Dòng điện liên tục 1250A cấp điện áp 24kV 630A 36kV Chịu dòng ngắn mạch 75kA 1s Kiểm sốt ứng suất điện Chịu trường Cấu trúc cao su 170kV EPDM tránh bụi bẩn xung áp Có điểm test cho phép dễ dàng kiểm tra Sứ xuyên loại cắt tải khơng Thiết kế loại Dòng điện liên tục 1250A không cắt tải sử cấp điện áp 24kV dụng với thiết kế ngâm 630A 36kV dầu Chịu dòng ngắn Bao gồm lớp màng bọc mạch 75kA 1s để kiểm soát ứng suất Chịu xung áp điện trường với bàn tiếp 170kV địa Được sản xuất cho ứng dụng trời Dao cắt tải mạch vòng Sử dụng vị trí: nguồn, Dòng điện liên tục 400A mở, đóng tiếp địa cấp điện áp 24kV Các tiếp điểm làm Chịu dòng ngắn đồng mạ bạc mạch 20kA vòng 1s 16kA vòng 2s Dòng ngắn mạch 12 chu kỳ = 16kA Dao cắt tải máy biến áp Cơ cấu khí vận hành theo nguyên tắc lò xo đảm bảo thời gian thao tác đóng cắt khơng q chu kỳ Dòng điện liên túc 400A cấp điện áp 27kV Dòng độ 10 chu kỳ =12kA Yêu cầu lực tác động Trang 66 Luận văn tốt nghiệp _ momen Cầu chì hạn dòng bảo vệ ngăn mạch MBA loại ELSP Là cầu chì dòng cao, kết Dòng cắt hồ quang tối đa hợp với Magnex Interup 50kA( RMS sym để bảo vệ cho MBA Bảo cách ly khỏi cố Có khả hạn chế lượng sinh ngắn mạch Thiết bị bảo vệ tải pha Là thiết bị bảo vệ Dòng liên tục 42A dòng Dòng cắt lớn tại: Bảo vệ khỏi hư hỏng thiết 8.3 kV =2800A bị tải cố phía 15kV = 1500A thứ cấp, nhiệt đồ dầu biến cao 23kV = 500A Tác động cắt pha 38kV = 500A lúc Chịu xung áp Có thể reset bên ngồi 150kV Có thể sử dụng để đóng cắt MBA Chống sét van loại M.O.V.E Bảo vệ điện áp cho Chu kỳ làm việc đạt 22 hệ thống cách ly dòng sung điện dạng sóng Mũ chụp chống sét đạt đỉnh 5kA làm cao su cách 8/20us điện EPDM Khi dòng điện cao, phóng Kết hợp cơng nghệ biến điện thời gian ngắn, đạt trở oxit kim loại kẽm dòng sung điện dạng sóng mũ chụp cao su đúc đạt đỉnh 40kA 4/10us sẵn Loại 60032, 600A, 25kV Khi dòng điện thấp, phóng điện thời gian dài: cấp T-OP-II đạt 20 dòng sung dạng Được kiểm tra với dòng sóng vng đạt định sét đến 5kA 0,5us 75A tron 2000us Dầu FR3 invirotemp Là lựa chọn tối ưu mặt Độ bền điện môi: 56kV an toàn thân thiện với Điểm cháy: 360oC Trang 67 Luận văn tốt nghiệp _ mơi trường so sánh với dầu khống Điểm chớp: 330oC FR3 có gốc thực vật nên dễ phân hủy khơng độc hại Cấp cách điện K có điểm chơp điểm cháy cao Kéo dài tuổi thọ giấy cách điện từ đến lần Tiêu chuẩn chế tạo: IEEE C57.12.26 Công suất: 45kVA đến 12000kVA Tần số 50Hz 60Hz Điện áp sơ cấp đến 2400- 4600V Điện áp thứ cấp đến 14400V Điều chỉnh: +2x2.5% Cấp cách điện : A        Chương 5: TÍNH ỨNG DỤNG CỦA MBA HỢP BỘ PADMOUNTED 5.1 Nhược điểm - Công nghệ nên chưa có nhiều cơng ty kinh doanh, sửa chữa lắp đặt bảo hành cho máy - Thiếu nhân lực đào tạo lĩnh vực 5.1 Ưu điểm  Ưu không gian nhỏ  Tiết kiệm chi phí: +Cần diện tích nhỏ + Ít hạng mục hạ tầng cho ứng dụng ngồi trời ( khơng cần xây dựng nhà trạm hay hầm) + Chi phí lắp đặt thấp Trang 68 Luận văn tốt nghiệp _ + Giảm đầu nối cáp điện bên ngồi + Dung dịch điện mơi khó cháy FR3 cho phép lắp đặt nhà mà không cần phun chữa cháy hay hố thu dầu  An toàn: + Dung dịch điện môi cấp K loại trừ nguy cháy nổ + Manex Interupter thiết bị bảo vệ q dòng thơng qua cảm biến nhiệt cao dung dịch điện môi + Các đầu nối cáp ngầm đúc cách điện + có khả vận hành điều kiện ngập lụt + Khôi thiết bị thiết kế bảo mật cao cho phép nhân viên thao tác Lợi ích cho mơi trường: + Khơng sử dụng SF6 + Loại bỏ thành phần gây hại cho tâng Ozon không sử dụng thiết bị RMU + Loại bỏ sản phẩm độc hại hồ quang sinh môi trường SF6 + Đáp ứng hiệp ước Kyoto việc cắt giảm khí thải nhà kính có khí SF6 5,2% giai đoạn 2008-2012 + Dầu FR3 dầu gốc thực vật tái sử dụng mà khơng độc hại, dễ phân hủy + Thiết kế có hình dàng hòa hợp với mơi trường  Lợi ích lâu dài So sánh trạm biến RMU điển hình trạm phân phối pad-mounted Trạm biến trung hạ RMU Pad-mounted Các trạm RMU bao gồm máy cắt MBA hợp pad-mounteed kết hợp Trang 69 Luận văn tốt nghiệp _ trung phía sơ cấp, bảo vệ dòng ngăn riêng biệt với MBA, cáp, Tủ hạ lắp riêng biệt Tất lắp đặt trọng vỏ trạm nhà trạm… tồn máy cắt trung thế, hệ thơng bảo vệ trung hạ thế, MBA khối Điều cung cấp an tồn tính thẩm mỹ cao, tiết kiệm khơng gian chi phí tối thiểu Kết luận: Máy biến áp hợp Pad-mounted bước cải tiến lĩnh vực sản xuất máy biến áp nói riêng ngành điện nói chung Với cơng nghệ thay đổi tích cực đến việc xây dưng hệ thống trạm biến áp phân phối góp phần vào việc thay đổi mặt của đô thị Hiện Việt Nam có cơng ty hợp tác với nước ngồi để chuyển giao công nghệ chế tạo thành công Đây kiểu máy, kiểu trạm biến áp phân phối đầu tương lai TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP” Catalog Máy biến áp hợp Pad-mounted EATON Catalog Máy biến áp hợp Pad-mounted THIBIDI Catalog tủ trung RM6 –Schnieder Catalog trạm kiosk Công ty CP SX-KD Thiết bị điện TTC … Trang 70 ... hở, trạm bệt, trạm trệt,…) - xa xưa - Trạm biến áp nhà (trạm kín, trạm xây) - Trạm biến áp trụ (trạm trụ thép) - Trạm Kiosk (trạm hợp bộ, compact) - gồm nhiều module 1.2 PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP. .. vụ biến đổi điện áp đến cấp điện áp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền cung cấp điện cho phụ tải  Các kiểu trạm biến áp - Trạm biến áp cột (trạm treo, trạm dàn,…) - Trạm biến áp mặt đất (trạm. .. 80 30 30 30 Yêu cầu thiết kế: - Trạm biến áp đặt trước khu dân cư Phần trung có thiết bị đóng cắt bảo vệ MBA Phần hạ bao gồm ACB tổng MCCB cho khu vực MCCB dự - phòng Thiết kế phải đảm bảo tiểu