Tính toán thiết kế Trạm biến áp, máy biến áp

Chủ trương trong thiết kế TBA: Lựa chọn đúng vị trí đặt trạm, sơ đồ trạm, số lượng và công suất máy biến áp,lựa chọn đúng đầu phân áp cũng như xác định đúng chế độ vận hành kinh tế trạm biến áp sẽ nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật khi thiết kế,vận hành các hệ thống điện.

TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Trạm biến áp mà thiết bị chủ yếu máy biến áp, đóng vai trò quan trọng hệ thống điện Việc lưa chọn vị trí đặt trạm, sơ đồ trạm, số lượng công suất máy biến áp,lựa chọn đầu phân áp xác định chế độ vận hành kinh tế trạm biến áp nâng cao tiêu kinh tế - kĩ thuật thiết kế,vận hành hệ thống điện HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP I XÁC ĐỊNHVỊ TRÍ ĐẶT CÁC TRẠM BIẾN ÁP TRUNG GIAN,TRẠM PHÂN PHỐI TRUNG TÂM VÀ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI: Vị trí tối ưu đạt trạm điện kể trung tâm phụ tải khu vực mà trạm cần cấp điện Giả thiết phụ tải khu vực có tọa độ điển trọng tâm phụ tải có tọa độ X,Y M(X,Y) xác định theo cơng thức : , Trong : II (6.1) –công suất phụ tải thứ i khu vực XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP TRONG MỘT TRẠM BIẾN ÁP: Số lượng máy biến áp đặt trạm chủ yếu phụ thuộc vào loại hộ tiêu phụ tải Trạm cấp điện cho hộ loại cần đặt máy biến áp; Trạm cấp điện cho hộ loại cần đạt máy; Trạm cấp điện cho hộ loại (các xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng,siêu thị v.v ) xác định số lượng máy biến áp sau: + Nếu có đủ số liệu tổn thất kinh tế điện sử dụng công thức (2.3) để định nên đạt máy hay máy biến áp: (Z = ( + III (2.3) Hoặc dùng biến áp cộng với máy phát điện điezen dự phòng XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP: a) Với toán lưới điện (U≥110 kV), trạm biến áp trạm biến áp trung gian,ở cần biết phụ tải cực đại cực tiểu để phục vụ cho tính tốn chế độ vận hành điều chỉnh điện áp Ngoài trạm biến áp cấp điện cho vùng lớn, có phụ tải loại va loại 3, khó mà cắt phụ tải loại xảy cố máy biến áp trạm máy, Vì cơng thức để xác định phụ tải tính tốn sau: - Đối với trạm máy: - Đối với trạm máy: Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Trong 1,4 hệ số phụ tải thời hạn tải phá ngày đêm, ngày tải không Công thức (6.1), (6.2) dùng cho máy sản xuất nội địa dùng cho máy ngoại nhập nhiệt hóa.Với máy ngoại nhập chưa nhiệt đới hóa,cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ,nghĩa phải sử dụng công thức sau: - - Đối với trạm máy: ≥ (6.3) Đối với trạm máy: ≥ Trong : (6.4) - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ,kể đến chênh lệch nhiệt độ nơi chế tạo nơi sử dụng máy: (6.5) Trong : - nhiệt độ nơi sử dụng máy ; - nhiệt độ nơi chế tạo máy; Ví dụ với máy biến áp Nga chế tạo dùng Việt Nam có: (nhiệt độ trung bình tai Matcova): (nhiệt độ trung bình Hà Nội): b) Với lưới cung cấp điện (U≤ 35kV), cần tính tốn chế độ cực đại, theo cơng suất tính tốn xác định trực tiếp từ phụ tải Mặt khác, lưới cung cấp điện làm nhiệm vụ cấp điện trực tiếp cho hộ tiêu thụ nên biết xác phụ tải quan trọng không phép cắt điện, phụ tải quan trọng ngừng cung cấp điện cố máy biến áp để chọn biến áp hợp lý Ngoài ra, biến áp lưới cung cấp điện thường dùng hàng nội địa không cần hiệu chỉnh nhiệt độ Công thức chọn công suất biến áp cho trạm va máy sau: - Với trạm máy: (6.5) - Với trạm máy,cấp cho phụ tải 100% la loại 1: + Khi máy làm việc : (6.6) Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP + Khi máy cố : (6.7) Nhận thấy ,trong trường hợp kết chọn theo (6.7) lớn hơn,nên cần chọn theo công thức la 6.7 Với trạm máy cấp cho phụ tải loại 1,trong có α % loại 3,khi máy làm việc bình thường chọn theo (6.6),sau kiểm tra lại điều kiện cố máy,có cắt phụ tải loại 3: (6.8) Trong : – công suất phải cấp cố biến áp,đó phụ tải loại khơng thể cát điện IV XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA TRẠM BIẾN ÁP: Với trạm biến áp đặt máy,khi biết trị số phụ tải max, biết đồ thị phụ tải ,ta cần xác định chế độ vận hành kinh tế trạm,nghĩa vận hành máy biến áp cho tổn thất điện trạm nhỏ Trình tự xác định chế độ vận hành kinh tế trạm sau: - Xác định - công suất giới hạn để chuyển chế độ vận hành trạm từ máy xuống máy ngược lại: (6.9) - Căn vào , vào trị số mức công suất biểu đồ phụ tải định vận hành kinh tế trạm: V + Với S > => trạm vận hành máy; + Với S < => trạm vận hành máy LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP: Đây toán lưới điện cần lựa chọn đầu phan áp cho máy biến áp đặt trạm biến áp trung gian nhằm đảm bảo điện áp vận hành :cực đại,cực tiểu va cố Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường ,độ lệch điện áp gáp hạ áp trạm quy định sau: Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP - Trong chế độ phụ tải cực đại: % =+5% - Trong chế độ phụ tải cực tiểu: δ - Trong chế độ cố : δ %=0% (6/10) %=0-5% Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh thường, độ lệch áp góp hạ áp trạm quy định sau: - Trong chế độ phụ tải cực đại: δ %≥+2,5% - Trong chế độ phụ tải cực tiểu: δ - Trong chế độ cố: δ %≥+7,5% (6.11) %≥+-2,5% Trình tự chọn đầu phân áp sau: Xác định điện áp tính tốn đầu phân áp máy biến áp chế độ cực đại cực tiểu : (6.12) (6.13) Từ xác định đầu phân áp trung bình: (6.14) Rồi chọn đầu phân áp tiêu chuẩn ,sau xác định điện áp thực góp hạ áp ba chế độ :cực đại,cực tiểu,sự cố theo công thức sau: (6.15) (6.16) (6.17) Cuối kiểm tra độ lệch điện áp hạ áp ba chế độ Nêu ba chế độ thỏa mãn điều kiện (6.10) (6.11) chọn máy biến bình thường với phân áp tiêu chuẩn chọn.Nếu ba chế độ điện áp khơng thỏa mãn phải chọn dùng máy biến áp điều áp tải tiếp tục chọn ba đầu phân áp tiêu chuẩn cho ba chế độ vận hành Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Cần lưu ý máy biến áp điều áp tải đắt gấp khoảng 1,4 lần máy biến áp điều chỉnh thường, không chọn máy biến áp điều chỉnh thường chọn máy biến áp điều áp tải,Cụ thể sau: Với phụ tải loại 1(không cho phép cắt điện ): Bất kể yêu cầu điều chỉnh thường hay khác thường - - VI Nếu chọn đầu phân áp cố định thỏa mãn yêu cầu điện áp hạ áp ba chế độ phụ tải chọn máy biến áp điều chỉnh thường Nếu không chọn máy biến áp điều chỉnh thường, nghĩa không chọn đầu phân áp cố định thỏa mãn ba chế dộ điện áp chọn máy biến áp điều chỉnh lưới điện Với phụ tải loại (cho phép cắt điện cần thiết), yêu cầu điện chỉnh điện áp thường hay khác thường chọn máy biến áp điều chỉnh thường Nếu chọn đầu phân áp cố định thỏa mãn chế độ điện áp tốt nhất, phụ tải thường xuyên biến động, máy biến áp làm việc liên tục, không cần cắt điện để thay đổi nấc điều chỉnh Nếu không chọn đầu phân áp cố định dùng máy biến áp thường.khi phải chọn ba đầu phân áp tương ứng với ba chế độ điện áp Khi phụ tải thay đổi (cực đại, cực tiểu, cố) phải cắt biến ap khỏi lưới để thay đổi nất điều chỉnh, trạm tạm thời ngừng cấp điện thời gian vài phút CHỌN CÔNG SUẤT BIẾN ÁP KẾT HỢP VỚI BÙ COSΦ: Các xí nghiệp cơng nghiệp có cosφ thấp(0,5-0,7),chỉ cần hành thời gian ngắn (vài tháng ) phải bù cosφ theo yêu cầu điện lực Nếu chọn biến áp theo phụ tải tính tốn chưa bù cơng suất phản kháng cơng suất máy lớn nhiều so với công suất máy yêu cầu sau bù Điều dẫn tới sử dụng máy hiệu kinh tế non tải(làm tăng vốn đầu tư,cosφ thấy,tổn hao không tải lớn).Ngay từ đầu,với khẳng định phải bù,ta nên chọn biến áp kết hợp với bù cosφ từ đầu ta chọn máy biến áp hợp lý Trước hết,căn vào công thức (3,8) tatinhs tổng cơng suất Q cần bù xí nghiệp để nâng cos lên cos Sau cơng suất máy biến áp chọn theo công thức : - Với trạm máy: (6.18) - Với trạm máy: (6.19) Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Nếu xí nghiệp (hoặc phân xưởng) có hộ loại ta xét hộ loại ba với việc áp dụng công thức tương ứng (6.6) (6.7) Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP VÍ DỤ ÁP DỤNG Bài 6.1: Một khu cơng nghiệp có phụ tải tính tốn 42000 kVA.Yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp trung gian 110/22kV cấp điện cho khu công nghiệp Khu công nghiệp thuộc hộ loại Giải Khu công nghiệp thuộc hộ loại nên phải đặt trạm máy biến áp Dùng máy nội địa ABB Công ty Thiết bị điện Đông Anh chế tạo: Chọn dùng máy biến áp 2×31.500 kVA- 110/22 kV Dùng máy nhập từ Nga: ≥ = Chọn máy biến áp Nga chế tạo – 110/22 kV Bài 6.2: Một huyện nông gồm 10 xã có mặt địa lý phụ tải tính tốn cho hình 6.1, yêu cầu: Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian 110/10 kV cấp điện cho tồn huyện: Lựa chọn số lượng, cơng suất biến áp đặt trạm Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Hình 6.1 Mặt địa lý xã huyện số liệu phụ tải Giải: Đặt hệ tọa độ xoy hình 6.1, xác định bảng ghi phụ tải tọa độ xã huyện Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian Tên xã x kVA 10 1500 1200 1400 1800 1250 2000 1150 1450 1300 1750 y 15 22 30 29 10 21 40 10 18 31 42 40 38 30 28 21 21 15 10 12 Trọng tâm phụ tải toàn huyện M (X,Y): X= = 22,7 Y= = 25,3 Vậy vị trí đặt trạm biến áp trung gian 110/10 kV cho huyện điểm M (22,7;25,3) Khảo sát thấy vị trí thuận tiện để xây dựng trạm nằm bãi đất cao, rộng bên cạnh đường liên huyện Lựa chọn biến áp Qua số liệu cung cấp huyện nơng, khơng có phụ tải cơng nghiệp, khơng có rạm bơm lớn nên coi phụ tải huyện hộ loại 3, tạm thời cấp điện máy biến áp Sử dụng máy biến áp 110/10 kV Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo, không cần xét hiệu chỉnh nhiệt độ Phụ tải điện toàn huyện, với hệ số đồng thời = = 0,7 là: = 0,7 ×14.800 = 10.360 kVA Vậy chọn dùng máy biến áp 12.500 kVA- 110/10 Kv Trang HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Bài 6.3: Nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy phát điện 100MW, cosϕ= 0,85, điện áp 10,5 kV Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương 10kV có trị số cực đại 15 MAV, cực tiểu 11,25 MVA phụ tải 110kV, cơng suất lại phát lên hệ thống 220kV Hệ thống có cơng suất vơ lớn Yêu cầu lựa chọn biến áo cho nhà máy Giải: Chọn công suất máy biến áp Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chọn số lượng máy biến áp Chọn sơ đồ đấu dây: sơ đồ máy phát – máy biến áp Chọn chủng loại máy: hệ thống có cơng suất vô lớn, để tiện giao lưu công suất giữ 220 kV 110 kV sử dụng máy biến áp tự ngẫu Chọn công suất máy biến áp Công suất máy biến áp tự ngẫu chọn theo công thức: = (6.20) Trong đó: α – hệ số có lợi máy biến áp tự ngẫu: α= = 0,5 - cơng suất thừa, lượng cơng suất thoát nhà máy sau trừ công suất tự dung công suất phụ tải địa phương Để xác định công suất thừa cần lấy trị số phụ tải địa phương thấp công suất tự dung cao ứng với chế độ phát 100% công suất máy phát: = [ =[ - - – 11,25 – 6%( ] ] = 102,93 MVA Chọn dùng máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA – 220/110/10,5 kV Trang 10 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Bài 6.4: Nhà máy khí nhỏ có = 300 kVA, u cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp nhà máy Hình 6.2 Sơ đồ trạm biến áp dành cho phụ tải loại Giải: Chọn số lượng máy biến áp Nhà máy khí nhỏ thuộc hộ loại 2, nên đặt máy biến áp với đường dây cung cấp lộ đơn, có điều kiện kinh phí đặt thêm máy phát dự phòng có phận tự động đóng cắt nguồn dự phòng khồn thời gian định trước (hình 6.2) Chọn cơng suất máy biến áp Với trạm máy, công suất biến áp chọn sau: ≥ = 300 kVA Chọn máy biến áp công suất 315 kVA Bài 6.5: Nhà máy luyện kim có cơng suất 600 kVA u cầu lựa chọn máy biến áp 10/0,4 kV cho trạm biến áp nhà máy hai trường hợp: 100% loại 40% loại Giải: Chọn số lượng máy biến áp Nhà máy luyện kim thuộc hộ loại 1, cần đặt biến áp cho trạm biến nhà máy Chọn công suất máy biến áp - Trường hợp 100% phụ tải loại - Áp dụng công thức (6.6), (6.7): = = 300 kVA Trang 11 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP = = 428 kVA Trường hợp chọn máy biến áp 500 kVA: 2× 500 kVA- 10/0,4 kV - Trường hợp nhà máy có 40% phụ tải loại Áp dụng công thức (6.6) (6.8): = = 300 kVA = = 257 kVA Căn vào hai điều kiện chọn: × 315 kVA – 10/0,4 kV Nhận xét: khảo sát biết phụ tải loại có số phần trạm hộ loại ba, cố biến áp ta nên cắt số phần tram loại ba chọn công suất biến áp hợp lý hơn, cụ thể giảm vốn đầu tư tang hệ số dẫn tải đến làm giảm tổn hao không tỉa máy biến áp Cụ thể với toán trên: = = 0,6 Nếu cắt 40% phụ tải loại 3, cần chọn máy 315 kVA, hệ số tải máy biến áp hai máy vận hành bình thường là: = 0,95 Bài 6.6: Một siêu thị tầng, tầng 750m 2, tầng siêu thị thực phẩm, tầng siêu thị điện máy hang gia dụng.Yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp siêu thị điện áp 22/0,4 kV Giải: Trước hết cần xác định phụ tải điện siêu thị theo công thức (4.42).Lấy suất phụ tải với tầng Po =150 W/m2, tầng Po =100 W/m2, xác định phụ tải tính tốn siêu thị là: PST = PT1 +PT2 =150 x 750 + 100 x 750 = 187500 = 187,5 kW Lấy cos = 0,8, phụ tải tính tốn tồn phần siêu thị: SST = = = 234,375 kVA Siêu thị thuộc hộ loại thường cấp điện trạm biến áp máy máy phát điezeen dự phòng Trang 12 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Vậy chọn dùng biến áp 250 kVA -22/0,4 kV máy phát 250 kVA có aptomat nối liên động với aptomat biến áp (xem hình 6.2) Bài 6.7: Xí nghiệp khí có phụ tải điện 425kW, cos =0,6 Yêu cầu chọn biến áp kết hợp với đặt tụ bù điện phía hạ áp để nâng cos lên 0,9 Giải: Để chọn máy biến áp kết hợp với bù tụ điện để nâng cao cos lên 0,9, ta phải vừa chọn biến áp vừa chọn tụ Chọn biến áp Biến áp chon j với công suất sau đặt bù, nghĩa với cos =0,9 Phụ tải toàn phần nhà máy: Stt = = = 427 kVA Chọn dùng biến áp công suất 500 kVA Chọn tụ bù Tổng công suất phản kháng cần bù để nâng cao cos từ 0,6 lên 0,9 là: Qb = Ptt (tg – tg 2) =425(1,33 – 0,48) = 360 kVAr Chọn dùng tụ điện pha DEA YEONG dung lượng 45 kVAr có thong số kỹ thuật cho bảng sau: Loại tụ điện DLE-4D 45K5T Qb(kVAr) Uđm(v) 45 Iđm(A) 440 Số pha 59,1 Số tụ Nhà máy nhiêt điện gồm tổ máy điện 100MW , = 0,85, Điện áp 10,5 kV Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương 10 kV có trị số cực đại 15 MVA,cực tiểu 11,25 MVA phụ tải 110 kV, cơng suất lại phát lên hệ thống 220 kV Hệ thống có cơng suất vô lớn Yêu cầu lựa chọn biến áp cho nhà máy Bài 6.8: Một nhà máy khí trung quy mơ gồm phân xưởng có mặt cho hình 6.3 Phụ tải tính tốn đặc tính phụ tải phân xưởng cho bảng kèm theo Yêu cầu lựa Trang 13 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP chọn số lượng, vị trí cơng suất trạm biến áp phân xưởng; xác định vị trí đặt trạm biến áp trung tâm (TBATT) trạm phân phối trung tâm (TPPTT) nhà máy Bảng phụ tải tính tốn phân xưởng: STT Tên phân xưởng SBl kVA COS(p) Số % phụ tải loại Loại hộ Phân xưởng khí số 1380 0,6 20% Phân xưởng khí số 1050 0,6 20% Phân xưởng khí số 1300 0,6 20% Phân xưởng khí số 1200 0,6 20% Phân xưởng lắp ráp 1100 0,6 30% Phân xưởng nhiệt luyện 1250 0,9 0% Phân xưởng SCCK 250 0,6 100% Trạm bơm 160 0,8 0% Nhà hành 125 0,8 50% Trang 14 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Hình 6.3.Mặt nhà máy khí trung quy mô Tỉ lệ 1:2500 Giải: Chọn số lượng trạm biến áp phân xưởng Căn vào vị trí cơng suất tính tốn phân xưởng ta đặt trạm biến áp phân xưởng: Trạm 1: Cấp điện cho phân xưởng khí số Trạm 2: Cấp điện cho phân xưởng khí số Trạm 3: Cấp điện cho phân xưởng khí số Trạm 4: Cấp điện cho phân xưởng khí số 4, trạm bơm phân xưởng SCCK Trạm 5: Cấp điên cho phân xưởng lắp ráp nhà hành Trạm 6: Cấp điện cho phân xưởng nhiệt luyện Lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng ( TBAPX) Vị trí tối ưu đặt TBAPX trọng tâm phụ tải phân xưởng Với trạm cấp điện cho phân xưởng trọng tâm phụ tải tâm hình học phân xưởng ( ta coi phụ tải phân bố phân xưởng) Tuy nhiên phân xưởng đặt đầy máy móc yêu cầu thiết kế công nghệ, ta phải dịch chuyển vị trí đặt trạm vị trí thuận lợi lân cận trọng tâm phụ tải, vị trí đặt kề phân xưởng phía ngồi tường phân xưởng gần tâm hình học phân xưởng ( xem hình 6.4 trạm B1, B2, B3, B6) Với TBAPX cấp điện cho 2, phân xưởng vị trí đặt trạm tối ưu trọng tâm phụ tải 2,3 phân xưởng Tuy nhiên vị trí nằm ngồi khoảng trống, gây cản trở giao thông làm mỹ quan công nghiệp, vị trí thích hợp trường hợp đặt trạm kề với phân xưởng có cơng suất tính tốn lớn dịch gần phía phân xưởng lại ( xem hình 6.4, trạm B4, B5) Lựa chọn công suất máy biến áp TBAPX Trạm B1, Vì phân xưởng khí số thuộc hộ loại nên phải đặt máy Phân xưởng có 20% phụ tải loại 3, trường hợp máy biến áp cố ta cắt 20% loại đi, phải cấp điện cho 80% phụ tải loại Áp dụng cơng thức ( 6.6) (6.8) tính được: S dmb ≥ S tt 1380 = = 690kVA 2 S dmb ≥ S sc 80% S tt 0,8 × 1380 = = = 788kVA 1,4 1,4 1,4 Vậy trạm B1 đặt máy biến áp 800 kVA - Trạm B2 Tương tự trạm B1 S dmb ≥ S tt 1050 = = 525kVA 2 S dmb ≥ S sc 80% S tt 0,8 ×1050 = = = 600kVA 1,4 1,4 1,4 Vậy trạm B3 đặt máy biến áp 800 kVA Trang 15 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Trạm B4 Trạm cấp điện cho phân xưởng (phân xưởng khí số 4, trạm bơm phân xưởng sửa chữa khí): S4 = 1200 kVA, cosϕ = 0,6  S4 = 720 + j 960 kVA SB = 160 kVA, cosϕ = 0,8  SB = 144 + j 96 kVA Ssch = 250 kVA, cosϕ = 0,6 SSc = 150 + j 200kVA Phụ tải tính tốn phân xưởng tức phụ tải trạm B4 là: SB4= (720 + 144 + 150) + (960 + 96 + 200) = 1614 kVA Khi biến áp cố ta cắt 20% phụ tải loại phân xưởng khí số 4, cắt tồn phụ tải phân xưởng sửa chữa khí Khi cơng suất cần cấp là: S s c = , S + S B = 0,8 (720 + j 960) + (144 + j96) = 720+ j 864 kVA S s c = (720 + 864 = 1125 kVA Từ số liệu SB4 s s c tính được: - S dmb ≥ S tt 1614 = = 807 kVA 2 S dmb ≥ S sc 1125 = = 803kVA 1,4 1,4 Vậy trạm B4 đặt máy 850 kVA Trạm B5 : Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp nhà hành chính: Sb5=S5 + SHC S5 = 1100 kVA, cosϕ = 0,6 S5 = 660 + J 880 kVA SHC = 125 kVA, cosϕ = 0,8  SHC = 100 + J 75 kVA SB5 = S5 + SHC = 760 + j 955 kVA SB5 = 760 + 995 = 1220 kVA Khi máy biến áp cố, ta cắt 20% phụ tải phân xưởng lắp ráp 50% nhà hành chính: Ssc = 0,8S5+ ,5 SHC= 0,8 (660 + j 880) + 0,5 (100 + j 75) = 678 + j 741,5 kVA 2 Ssc = 678 + 741,5 = 1004 kVA Áp dụng cơng thức quen thuộc,tínhđược: 1220 = 610kVA 1004 ≥ = 717 kVA 1,4 S dmb ≥ S dmb Vậy trạm B5 đặt máy 800 kVA Trạm B6.Trạm cấp điện cho phân xưỏng nhiệt luyện, phân xưởng 100% loại IF, nghĩa Ssc = Stt áp dụng công thức (6.6) (6.7) Trang 16 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP S tt 1250 = = 625kVA 2 S 1250 ≥ sc = = 893kVA 1,4 1,4 S dmb ≥ S dmb Vậy trạm B6 đặt máy biến áp 1000 kVA Kết chọn máy biến áp cho TBAPX ghi bảng tổng kết sau đây, vị trí đ ặ t TBAPX xem hình 6.4 Bảng kết chọn máy biến áp cho TBAPX: ST T Tên phân xưởng PX khí số PX khí số PX khí số PX khí số PX SCCK Trạm bơm PX lắp ráp Nhà hành PX nhiệt luyện Stt, kVA 1380 Ssc, kVA 1104 Sdmb, Số máy kVA 800 Tên trạm B1 1050 840 630 B2 1325 1060 800 B3 1502 1110 800 B5 1220 1004 800 B6 1250 1250 1000 B6 Trang 17 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Hình 6.4.Vị trí đặt TBAPX mặt nhà máy Vị trí đặt TBAPX Về vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng cần lưu ý vị trí tối ưu đặt TBAPX trọng tâm phụ tải - Với trạm cấp điện cho phân xưởng trọng tâm phụ tải trọng tâm hình học phân xưởng, tức nằm phân xưởng Tuy nhiên phân xưởng đặt máy theo thiết kế dây chuyền công nghệ, ta đặt tạm kề vào tường phân xưởng gần trọng tâm phụ tải ( trạm B1, B2, B3, B6) - Với trạm cấp điện 2,3 phân xưởng, tâm phụ tải nằm đường nối trọng tâm hình học phân xưởng Tuy nhiên, để đảm bảo mỹ quan không ảnh hưởng đến giao thông, ta đặt kề với phân xưởng có phụ tải lớn dịch phía phân xưởng lại ( trạm B4, B5) Vị trí đặt TBATT ( TPPTT) nhà máy Vị trí tối ưu đạt TBATT ( TPPTT) nhà máy trọng tâm phụ tải toàn nhà máy M ( X,Y); Để xác định M ( X,Y) ta thành lập hệ tọa độ nhóm hình 6.4, sau xác định tọa độ phân xưởng, cuối với tọa độ phân xưởng phụ tải tính tốn biết phân xưởng xác định tọa độ điểm M ( X,Y): Trang 18 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP X= ∑X S ∑S i i = i Y= ∑Y S ∑S i i i = 2.1380 + 5.1050 + 8,5.1300 + = 9,6 6538 3,2.1380 + 3,2.1050 + 2.1300 + = 7,1 6538 Vậy vị trí tối ưu đặt TBATT ( TPPTT) M (9,6;7,1) Bài 6.9: Trạm biến áp trung gian đặt hai máy biến áp 25.000 kVA – 110/11 kV điều chỉnh điện áp tải có số đầu phân áp ± x 1,78% Yêu cầu lựa chọn loại máy đầu phân áp cho máy biến áp, biết rằng: - Phụ tải trạm biến áp thuộc hộ loai Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp hạ áp quy đổi cao áp tương ứng với ba chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu, cố là: U’ H m a x = 115,933 kV; U’ H m i n = 111,411 kV: ' U’ H s c = 113,521 kV Giải : Vì trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, việc lựa chọn đầu phân áp máy biến áp phải đảm bảo tiêu chuẩn quy định (6.10) U H m a x y c = 10,5 UHđm = 10,5 kV; U H m i n y c = UHdm = 10 kV; U H s c y c = UHdm + 1,05 UHdm= + kV Trước hết, vào công thức (6.12) (6.13) xác định điện áp tính tốn đầu phân áp chế độ cực đại cực tiểu: U pa max = U ' H max U Hdm 115,933 × 11 = = 121,454kV U H max yc 10,5 U pa = U ' H U Hdm 115,933 × 11 = = 122,552kV U H yc 10,5 U pasc = 115,521 × 11 = 118,926kV 10,5 Đầu phân áp tính tốn trung bình: U patb = U pa max + U pamn = 121,454 + 122,552 = 122,0kV Chọn đầu phân áp gần đầu n = Trang 19 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Với n = Upatc = 115 kV + x1,78% 115=121,141 kV Với đầu phân áp tiêu chuẩn chọn tính điện áp thực hạ áp ba chế độ phụ tải theo (6.15) - (6.17): U h max = U ' h max U hdm 115,933.11 = = 10,527kV U patc 121,141 U h = U 'h U hdm 111,411 11 = = 10,116 kV U patc 121,141 U hsc = U 'hsc U hdm 113,521.11 = = 10,308kV U patc 121,141 Kiểm tra lại giá trị điện áp so với lệch tiêu chuẩn: δU h max = U 'max −U H 10,527 − 10 100 = 100 = 5,27%kV UH 10 δU h = U ' H −U H 10,116 − 10 100 = 100 = 1,16%kV UH 10 δU hmsc = U ' Hsc −U H 10,308 − 10 100 = 100 = 3,08%kV UH 10 Nhận thấy: δU h max ~ δU h max yc = 5% δU h > δU h max yc = 0% δU hsc = δU hscyc = − 5% Nếu không yêu cầu thật xác, chấp nhặn điện áp hạ áp phụ tải cực tiểu lớn 1,16% so với u cầu có the chọn máy biến áp thường với đầu phân áp cố định cho ba chế độ phụ tải: Upatc - 121,14 kV, tức đặt nấc điều chỉnh n = Nếu yêu cầu xác cao phải chọn máy biến áp điều áp tải với ba nấc điều chỉnh cho ba chế độ phụ tải sau: - Chế độ phụ tải cực đại: n = -> U p a t c = 121.141 kV; Chế độ phụ tải cực tiểu: n = ->UpQtc= 123,19 kV; Chế độ cố: n=2-> U p n t c = 119,09 kV Tiến hành kiểm tra đầu phân áp chọn: 115,933.11 = 10,527 kV 121,141 U ' −U 10,527 − 10 δU h max = max H 100 = 100 = 5,27%kV ~ δU h max yc = 5% UH 10 111,411x11 δU h = = 9,948kV 123,19 U h max = Trang 20 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP 9,948 − 10 100 = −0,52 ≈ δU h yc = 0% 10 113,521.11 δU hsc = 100 = 10,486kV 119,09 10,486 − 10 δU h max = 100 = 4,86% = δU hscyc = ÷ 5% 10 δU h = Kết luận: Chọn dùng máy biến áp điều áp tải với ba đầu phân áp thỏa mãn Bài 6.10: Trạm biến áp 110/10kV cấp điện cho phụ tải loại 3,yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.Điện áp xác hạ áp trạm quy cao áp tương ba chế độ phụ tải là: U U U ' H max ' H ' =102,53 kV; =104,53 kV; =98,47 kV Hsc Yêu cầu lựa chọn loại máy đầu phân áp Giải: Vì trạm yêu cầu điều chỉnh áp thường.Việc chọn đầu phân áp máy biến áp phải đảm bảo tiêu chuẩn quy định(6.11) δ U H max yc % ≥ +2,5% → U H max yc ≥ 10,25 kV; δ U H yc % ≥ +7,5% → U H yc ≥ 10,75 kV; δ U Hscyc % ≥ -2,5% → U Hscyc ≥ 9,75 kV Trước hết,căn vào công thức (6.11) (6.13) xác định điện áp tính tốn đầu phân áp tương ứng với ba chế độ phụ tải: U pa max = 102,53.10,5 = 105,03 kV 10,25 ' U U U = U H pamix Hdm H yc ' U U U = U Hsc pacs Hdm Hscyc = = 102,53.10,5 = 102,1 kV.1 10,75 98,47.10,5 = 106,04 kV 9,75 Đầu phân áp trung bình: Trang 21 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP U patb = U pa max + U pa = 103,565 kV Máy biến áp điều chỉnh thường có đầu phân áp 0, ± 2,5% , ± 5% Nhìn vào trị số đầu phân áp nhận thấy,nếu chọn loại máy biến áp 115/10,5kV (U cđđ = 115 kV ;U Hdm = 10,5kV ) khơng có đầu phân áp thõa mãn yêu cầu điều chỉnh điện áp.Ở trạm ta cần chọn loại biến áp điều chỉnh thường có điện áp định mức 110/10,5kV Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn m= -2 → U patc =104,5 kV Kiểm tra đầu phân áp chọn cho ba chế độ điện áp: U U H max H U = U = ' H max U ' H U U Hdm = 102,53.10,5 =10,302 kV; 104,5 = 98,47.10,5 =,503 kV; 104,5 patc U Hdm patc ' U U = U Hsc U Hsc Hdm = patc 98,47.10,5 =9,8942 kV 104,5 Kiểm tra lại theo tiêu chuẩn (6.11): ' δ U U U %= U H max H max yc Hdm = 10,302 − 10 100 =3,02 % 10 = 10,503 − 10 100 = 5,03 % 10 H max yc ' δ U U U %= U H H yc Hdm H yc ' δ U U U %= U Hsc Hscyc Hdm Hscyc = 9,894 − 10 100 = -1,06 % 10 Nhận xét: U δU δU δ H max yc H yc H yc % = 3,02% > +2,5 % % =5,03% < +7,5 % % = -10,06% > -2,5 % Chọn máy biến áp điều chỉnh thường với đầu phân áp cố định n= -2 thỏa mãn Bài 6.11: Trạm biến áp trung gian đặt biến áp 10.000kVA -115/11kV cấp điện cho hộ loại 3,yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.Điện áp xác hạ áp trạm quy cao áp ba chế độ phụ tải là: ' U H max = 112,25 kV; U ' H = 110,75 kV; Trang 22 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP U ' = 101,37 kV Hsc Yêu cầu lựa chọn đầu phân áp cho máy biến áp Giải: Vì trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp thường, việc chọn đầu phân áp phải thỏa mãn quy định(6.11): δ U H max yc % ≥ +2,5% → U H max yc ≥ 10,25 kV; δ U H yc % ≥ +7,5% → U H yc ≥ 10,75 kV; δ U Hscyc % ≥ -2,5% → U Hscyc ≥ 9,75 kV Căn vào biến áp 11k,áp dụng cơng thức (6.12),(6.13) tính được: ' U U U = U H max pa max Hdm = H max yc ' U U U = U H pamix Hdm = H yc U patb = 112,25.11 = 120,46 kV; 10,25 110,75.11 = 113,32 kV; 10,75 120,46 + 113,32 =116,89 kV Máy biến áp thường có có đầu phân áp tức có nấc: n = -2 → U pa −2 = 109,25 kV; n = -1 → U pa −1 =112,125 kV; n = → U pa =115 kV; n = +1 → U pa1 =117,875 kV; n = +2 → U pa =120,75 kV Chọn đầu phân áp gần U pa = 117,875 kV = U patc Kiểm tra đầu phân áp chọn với chế độ điện áp U U H max H U = U = ' H max U ' H U U Hdm = 112,25.11 = 10,479kV; 117 ,875 = 110,75.11 = 10,335 kV; 117 ,875 patc U Hdm patc ' U U U Hsc = U Hsc patc Hdm = 101,37.11 = 9,459 kV 117 ,875 Trang 23 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Độ lệnh điện áp hạ áp ứng với chế độ phụ tải: %= U H max δ U δ U Hsc %= H max − U Hdm 100= 10,479 − 10 100 = 4,79 % 10 U U − U Hdm = 10,335 − 10 100 = 3,35 % δ U H %= H 10 U U Hsc − U Hđđ U = Hsc 9,459 − 10 = - 5,41 % 10 So sánh tiêu chuẩn (6.11) U U U H max % = 4,79 % > +2,5% → đạt yêu cầu H % = 3,35 % < + 7,5% → đạt yêu cầu % = -5,41 % < -2,5% → không đạt yêu cầu Hsc Ở chế độ cố phải chọn n= -1, nghĩa chọn đầu phân áp: U patc = 112,125 kV Khi đó: ' U U U Hsc = U Hsc Hdm = patc δ U Hsc %= U Hsc 101,37.11 = 9,944 kV 112,125 − U Hdm U Hđđ = 9,944 − 10 100 = -0,56% > -2,5% 10 Kết luận: Qua tính tốn ta định chọn đầu phân áp cho máy biến áp sau: - Trong chế độ cực đại, cực tiểu chọn chung đầu phân áp 117,875kV Trong chế độ cố chọn đầu phân áp 112,125kV Vẫn sử dụng máy biến áp điều chỉnh thường, chuyển nấc cắt tải(vì hộ loại cho phép cắt điện cần thiết) Trang 24 ... DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Cần lưu ý máy biến áp điều áp tải đắt gấp khoảng 1,4 lần máy biến áp điều chỉnh thường, không chọn máy biến áp điều chỉnh thường chọn máy biến áp điều áp. .. đạt máy hay máy biến áp: (Z = ( + III (2.3) Hoặc dùng biến áp cộng với máy phát điện điezen dự phòng XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP: a) Với toán lưới điện (U≥110 kV), trạm biến áp trạm biến áp. .. máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA – 220/110/10,5 kV Trang 10 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Bài 6.4: Nhà máy khí nhỏ có = 300 kVA, yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp