Sơ đồ nối dây, kết cấu trạm biến áp.DOC

Sơ đồ nối dây, kết cấu trạm biến áp

SƠ ĐỒ NỐI DÂY,ĐO LƯỜNG & KẾT CẤU TRẠM BIẾN ÁP

3.1.Sơ đồ nối dây của trạm biến áp

Sơ đồ nối dây của trạm biến áp phải đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế –kỹ thuật, cụ thể là:

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

- Sơ đồ nối dây đến đơn giản, thuận lợi trong vận hành và sử lý lúc sự cố

- An toàn trong vận hành và sửa chữa

- Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về mặt kỹ thuật

3.2 Trạm biến áp trung gian 110 / 15(22) kV

Trong thực tế ,đối với các trạm biến áp trung gian có công suất nhỏ (< 40 MVA),điện áp

110 / 22 kV(15 kV) thường được sử dụng sơ đồ nốy dây với các lưu ý sau đây:

- Đối với trạm biến áp có một máy biến áp,phía sơ cấp thường không sử dụng thanh góp mà kết nối trực tiếp với đường dây trên không và phía thứ cấp sử dụng sơ đồ thanh góp không phân đoạn

- Đối với trạm biến áp có hai máy biến áp, phía sơ cấp thường sử dụng sơ đồ rthanh góp có phân đoạn hay sơ đồ hai thanh góp có máy cắt vòng và phía thứ cấp sử dụng sơ đồ thanh góp có phân đoạn

- Các tuyến dây vào/ra trạm nếu là đường dây trên không đều được trang bị thiết bị chống sét

- Đối với các tuyến cáp ngầm đường dây vào ra trạm thường không cần trang bị thiết bị chống sét

- Để bảo vệ chống qúa điện áp lan truyền vào trạm sử dụng hai chống sét đặt ở hai phía cao và hạ áp của máy biến áp

- Trong trường hợp các tuyến dây vào /ra là cáp ngầm thì các máy cắt đặt trên các tuyến này là các máy cắt kiểu hợp bộ,đặt trong nhà

- Các dao nối đất được trang bị nhằm tiếp đất thiết bị đã cô lập khỏi mạng, đảm bảo an toàn cho người sửa chữa.Một số dao nối đất có liên động cơ khí với dao cách ly(dao nối đất đóng thì dao cắt ly mở và ngược lại) nhằm tránh sự cố do thao tác nhầm lẫn

- Các trạm biến áp đều được trang bị VT vá CT phục vụ cho bảo vệ rơle và đo lường

- Các trạm biến áp trung gian đều có trang bị biến áp tự dùng nhằm cung cấp điện cho phần điều khiển, bảo vệ, đo lường và sinh hoạt

- Các máy biến áp phân phối thường được bảo vệ bởi hệ thống bảo vệ rơle, còn máy biến áp tự dùng do có công suất nhỏ chỉ cần đóng cắt và bảo vệ bằng dao cắt kèm cầu chì tự rơi(FCO) Dưới đây giới thiệu một vài trạm điển hình đang được sử dụng trên lưới điện thành phố Hồ Chí Minh

a Trạm An Khánh

Trạm an khánh được cung cấp nguồn từ hai đường dây 66 kV Sàigòn và Chánh Hưng.Phía sơ cấp MBA 3 cuộn dây 40 MVA 115/ 23/10 kV  /Y/Y nối kết với đường dây bằng máy cắt đặt ngoài trời(731).Phía thứ cấp là thanh cái TC51 và 4 lộ ra có trang bị các máy cắt hợp bộ đặt trong nhà Trạm được cung cấp điện tự dùng qua máy biến áp 2T 100 kVA, biến áp này được bảo vệ và đóng cắt bởi dao cắt kèm cầu chì(FCO).Các thiết bị chống sét LA để bảo vệ qúa áp lan truyền theo đường dây vào trạm và các dao nối đất để tiếp đất các thiết bị đảm bảo an toàn cho

Trạm Biến Aùp

12

Trạm Biến Aùp

13

Trạm An Nghĩa có sơ đồ tương tự như trạm An Khánh, nhưng các lộ ra phía thứ cấp là đường dây trên không nên được trang bị loại máy cắt đặt ngoài trời và có các thiết bị chống sét trên các tuyến dây này.Do máy biến áp của trạm là loại máy biến áp hai cuộn dây 11,5 MVA

115 /15 kV(22 kV) Y /  nên để tạo trung tính phía thứ cấp, trạm phải sử dụng biến áp nối đất

1500 kVA 15 /5,5/0,4 kV Y / 

c Trạm biến áp Sài Gòn

Trạm biến áp Sài Gòn được trang bị một MBA 3 cuộn dây 40MVA 115 /15 /6,6 kV Y / Y /

và một máy biến áp hai cuộn dây 20MVA 115 /15 kV  /Y.Phía sơ cấp sử dụng hệ thống hai thanh góp (TC 71 & TC 72) cùng với hai máy cắt vòng (733-1, 733-2 và 734-1, 734-2).Hệ thống thanh góp kiểu này cho phép sửa chữa một thanh góp mà không ngừng cung cấp điện.Hai đầu máy biến áp có thiết bị hai máy cắt để đóng cắt máy biến áp khi cần thiết.Phía thứ cấp sử dụng

sơ đồ thanh gop có phân đoạn, bình thường máy cắt phân đoạn 500 ở trạng thái mở (NO) nhằm hạn chế dòng ngắn mạch khi xuất hiện sự cố ngắn mạch trên một trong hai phân đoạn.Các đường dây ra kết nối với các phân đoạn thanh góp đều là đường dây trên không , sử dụng máy cắt đặt ngoài trời.GT1, GT2, GT3, là các máy phát điện tuốcbin khí để cung cấp điện vào hệ thống theo kế hoạch điều độ chung của điều độ lưới

Trạm Biến Aùp

14

Trạm Biến Aùp

15

Trạm Biến Aùp

16

Trạm Biến Aùp

17

3.3.Trạm biến áp phân phối 22 kV(15 kV) / 0.4 kV

Các trạm biến áp phân phối 22 kV(15 kV) / 0.4 kV thường là các trạm công suất nhỏ có công suất máy biến áp đến 400 kVA.Loại trạm biến áp này có thể có các sơ đồ đấu dây như sau:

a Sơ đồ đơn

Trạm được cấp nguồn bằng một dây rẽ từ mạng phân phối trung thế.Để thực hiện chức năng đóng cắt và bảo vệ máy biến áp,thường được trang bị dao cắt tải(LBS), cầu chì tự rơi(FCO),dao cắt tải kèm cầu chì(LBFCO), dao cắt ly và cầu chì(DS+F) Ở một số quốc gia,đối với trạm biến áp có công suất nhỏ hơn 160 kVA và có kết cấu dạng treo thì phía trung áp máy biến áp không trang bị LBS / LBFCO / FCO.Trong trường hợp này các thiết bị bảo vệ và đóng cắt đặt ở xa và thường điều khiển đường dây trên không trục chính cung cấp điện cho các trạm

Trạm Biến Aùp

18

Wh

3LA-12KV 3FCO 24KV - 100A Fulse:20K 3CT: 24KV-10/5A Điện kế 208/120V-5A 3VT: 8400/120V- 5A 3xM25 bọc 24kV

MBT 3P- 315KVA 15/0.2KV

APTOMAT 100A-500V

Cáp ngầm hạ thế XLPE 2x(3M240 + M120) Dây trung thế 15KV

Phụ tải Hình 3-4 Sơ đồ nguyên lý trạm 3 pha 315 kVA

FCO, phía hạ thế máy biến áp được trang bị máy cắt hạ áp hay cầu dao cao thế.Các đường dây cung cấp cho các phụ tải thường được bảo vệ bằng cầu chì

Trạm Biến Aùp

19

Wh

120/208V-3 5A

DS - 24kV - 3 - 600A

CT 24kV ( )/5A

DS - 24Kv - 3 - 600A - BỢ CHÌ CHÌ ỐNG

MBT < 1000kVA 15-22/0.4KV MÁY CẮT HẠ THẾ PHỤ TẢI

ĐẦU CÁP 24kV XLPE

VT 8400/120V

TC TRUNG THẾ

BỐ TRÍ 1 MÁY BIẾN THẾ < 1000KVA - 2 ĐẦU CÁP

Hình 3-5 Sơ đồ đôi

c Sơ đồ mạch vòng

Mạch vòng (RMU – Ring Main Unit) là một trục phân phối liên tục có dạng mạch kín với điểm bắt đầu và kết thúc đều ở trên cùng một thanh góp.Mỗi đầu của nó được điề khiển bởi một máy cắt riêng.Mạch vòng thường được kết nối để tạo vòng chính hay trục phân phối- liên lạc, thanh góp của nó sẽ chịu dòng của toàn vòng hay toàn bộ sự liên lạc giữa hai trạm

Mỗi mạch vòng chứa ba liên kết:

- Hai liên kết đến ,mỗ cái chứa LBS / dao cách ly và một dao tiếp đất

- Một liên kết ra và ngăn bảo vệ chung có chứa cầu chì /LBS hay tổ hợp máy cắt với dao tiếp đất

Sơ đồ mạch vòng cho phép hộ phụ tải sử dụng hai nguồn cung cấp,nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.Kiểu sơ đồ này thường được dùng trong lưới cáp ngầm phân phối trung áp ở độ thị.Sơ đồ kết cất và bảng kê vật liệu trạm biến áp điển hình sử dụng mạch vòng có thể tham khảo ở phụ lục 2.3

Trạm Biến Aùp

20

Hình 3-6 Sơ đồ mạch vòng

Wh

MBT <300 kVA

15 - 22/ 0.4 kV

Máy cắt hạ áp

220 /380 V 5A

CT -1000 V /5 A

Phụ tải

RMU

vòng là hai liên kết thường có khóa liên động.Khi liên kết này đóng thì liên kết kia mở.Khi cung cấp điện bị gián đoạn trên liên kết đóng thì thiết bị đóng cắt sẽ tác động cắt mạch và liên kết còn lại sẽ đóng vào hoặc tự động hoặc bằng tay

Sơ đồ này thường được sử dụng ở các nơi có mật độ phụ tải cao, phụ tải yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao và được cấp điện bằng cáp ngầm

Trạm Biến Aùp

21

Hình 3-7 Sơ đồ trục phân phối song song

3.4 ĐO LƯỜNG VÀ KIỂM TRA TRONG TRẠM BIẾN ÁP

1 Nguyên tắc chung

- Thiết bị đo lường và kiểm tra trong trạm biến áp phải được trang bị để có thể giám sát tình trạng vận hành của thiết bị và phán đoán trạng thái vận hành trong trạm

- Thiết bị đo lường & kiểm tra phải đặt ở vị trí dễ quan sát

- Số lượng thiết bị đo lường cố gắng đặt ít nhất nhưng đảm bảo theo dõi vận hành tốt…

2) Đo lường & kiểm tra trong trạm trung gian

a Sơ đồ đường dây máy biến áp

- Phía sơ cấp máy biến áp trang bị một đồng hồ Ampe A và công tắc chuyển mạch A S

- Phía thứ cấp máy biến áp trang bị một một đồng hồ Ampe A và công tắc chuyển mạch

A S ; 1 đồng hồ V kèm công tắc chuyển mạch V S , đồng hồ đo công suất tác dụng M W , đồng hồ đo công suất phản kháng M v a r

, điện năng kế K W h

- Các tuyến dây phụ tải trang bị điện năng kế K W h , đồng hồ ampe kế A kèm công tắc chuyển mạch

- Các máy biến dòng điện CT và máy biến điện áp VT được sử dụng để biến tín hiệu dòng và áp về giá trị thích hợp với các cơ cấu đo (5A và 120V);(hình

b) Sơ đồ có thanh góp phân đoạn:

- Nếu 2 đường dây đến 2 phân đoạn tới từ 2 nguồn khác nhau thì dây phân đoạn cần trang

bị V , tần số kế F , đồng hồ hoà đồng bộ syn

- Phía cao áp máy biến áp trang bị đồng hồ Watt kế , V a r , đồng hồ Ampe kế A , kẹp chuyển mạch A S , đồng hồ V , kẹp chuyển mạch V S

- Phía hạ áp máy biến áp , trang bị A , kèm chuyển mạch A S , điện năng kế K W h , Watt kế , V a r , W h , V a rh , điện năng kế K W h , V , kèm chuyển mạch V S

- Các tuyến phụ tải trang bị A , kèm chuyển mạch và điện năng kế K W h

3- Đo lường trong trạm phân phối :

- Đo lường trong trạm phân phối có thể thực hiện ở trung áp hoặc hạ áp Thường chỉ cần có đồng hồ điện năng kế K W h , nếu cần thì bổ sung thêm đồng hồ V , kèm chuyển mạch V S , để biết chất lượng điện áp, đo cos để có để có giải pháp nâng cao cos, đồng hồ A , kèm chuyển mạch A S , để theo dõi tình hình tải của máy biến áp và đường dây

Trạm Biến Aùp

22

Trạm Biến Aùp

23

Hình 3-8 Sơ đồ đo lường đường dây trạm biến áp

Trạm Biến Aùp

24

D S

C T A S A

V

V S

D S

C T

V F

S y n

C B

D S

C T A S A

D S

C T

V

V S

Hình 3-9 Sơ đổ có thanh góp phân đoạn

Các trạm có thể được xây nơi công cộng,chẳng hạn như khu dân cư ,trong khuôn viên các hộ phụ tải dân dụng công suất lớn,trong khuôn viên xínghiệp…

Về hình thức và cấu trúc của trạm biến áp được chia thành trạm ngoài trời và trạm trong nhà

 Trạm biến áp ngoài trời:là loại trạm mà các thiết bị điện như dao cách ly,cầu chì,máy cắt,thanh góp,máy biến áp đều đặt ngoài trời.Riêng phần phân phối điện áp thấp đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ chế tạo sẵn chuyên dùng.Trạm ngoài trời thích hợp cho các trạm trung gian công suất lớn vì máy biến áp và các thiết bị phân phối có kích thước lớn nên có đủ diện tích để lắp đặt các thiết bị này ,và tiết kiệm được chi phí xây dựng khá lớn

 Trạm biến áp trong nhà:là loại trạm mà máy biến áp và tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà,về chức năng trạm biến áp được chia thành trạm trung gian (tram khu vực)và trạm phân phối (trạm phân xưởng).Loại trạm này hay gặp ở trạm biến áp phân xưởng hoặc các trạm biến áp của các khu vực trong thành phố

* Trạm trạm trung gian thường có công suất lớn, cấp điện áp 110  220/ 35 22kV và một số trường hợp cá biệt khác điện áp phía thứ cấp có thể là 0,4 kV

* Trạm phân phối:Công suất tương đối nhỏ (hàng trăm kVA) cấp điện áp 15 22 kV Loại trạm biến áp này thường được dùng để cung cấp điện cho khu dân cư hoặc cho phân xưởng

Trạm biến áp loại này thường có kết cấu như sau: trạm treo, trạm giàn,trạm nền, trạm kín(lắp đặt trong nhà), trạm trọn bộ(nhà lắp ghép)ä

Trong thực tế cần căn cứ vào địa hình, môi trường làm việc,công suất trạm,tính chất quan trong của phụ tải, mỹ quan và kinh phí đầu tư mà chọn loại trạm cho phù hợp

3.5.1 Trạm treo

Trạm biến áp treo(Hình 5.1) là kiểu trạm

mà toàn bộ các thiết bị cao hạ áp và máy

biến áp đều được treo trên cột.MBA thường

là loại môt pha hoặc tổ ba máy biến áp một

pha.Tủ hạ áp được đặt trên cột.Trạm này

thường rất tiết kiệm đất nên thường được

dùng làm trạm công cộng đô thị cung cấp

cho một vùng dân cư.Máy biến áp của trạm

treo thường có công suất nhỏ(3 x 75

kVA),cấp điện áp 15 22 / 0,4 kV,phần đo

đếm được trang bị phía hạ áp Tuy nhiên loại

trạm này thường làm mất mỹ quan thàmh

phố nên về lâu dài loại trạm này không được

khuyến khích dùng ở đô thị.Kích thước kết

cấu và bảng kê vất liệu trạm treo điển hình

cho ở phụ lục 2.1

Trạm Biến Aùp

25

Hình 3.11 Trạm biến áp treo (Phần chi tiết xem phụ lục)

Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp đều được đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột.Trạm được trang bị ba máy biến áp một pha (3 x 75 kVA) hay một máy biến áp ba pha( 400 kVA),cấp điện áp 15 22 kV /0,4 kV.Phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp.Tủ phân phối hạ áp đặt trên giàn giữa hai cột đường dây đến có thể là đường dây trên không hay đường cáp ngầm.Kích thước kết cấu và bảng kê vật liệu trạm giàn điển hình tham khảo ở phụ lục 2.1.Trạm giàn thường cung cấp điện cho khu dân cư hay các phân xưởng

3.5.3 Trạm nền

Trạm nền thường được dùng ở những nơi

có điều kiện đất đai như ở vùng nông thôn, cơ

quan, xí nghiệp nhỏ và vừa.Đối với loại trạm

nền.thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp

thường là tổ ba máy biến áp một pha hay một

máy biến áp ba pha đặt bệt trên bệ ximăng

dưới đất, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà

Xung quanh trạm có xây tường rào bảo vệ

(Hình 5.3).Đường dây đến có thể là cáp ngầm

hay đường dây trên không,phần đo đếm có thể

thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp.Kích

thước kết cấu và bảng kê vật.1iệu trạm nền

điển hình tham k hảo ở phụ lục 2.1

3.5.4 Trạm kín

Trạm Biến Aùp

26

Hình 3.12 Trạm biến áp giàn

Hình 3.13 Trạm biến áp nền (Phần chi tiết xem phụ lục)

Trạm công cộng thường được đặt ở khu

đô thị hóa,khu dân cư mới để đảm bảo mỹ

quan và an toàn cho người sử dụng

Trạm khách hàng thường được đặt trong

khuôn viên của khách hàng khuynh hướng

hiện nay là sử dụng bộ mạch vòng

chính(Ring Main Unit) thay cho kết cấu

thanh cái,cầu dao,có bợ chì và cầu chì ống

để bảo vệ máy biến áp có công suất nhỏ hờn

1000 kVA.Đối với loại trạm kiểu này cáp

vào và ra thường là cáp ngầm .Các cửa

thông gió đều phải có lưới đề phòng

chim ,rắn ,chuột và có hố dầu sự cố

Trạm Biến Aùp

27

Hình 3.14 Trạm biến áp kín

Hình 5.3 Trạm nền (trạm bệt) Chi tiết xem phụ lục

3.5.5 Trạm trọn bộ

Đối với nhiều trạm phức tạp đòi hỏi sử dụng cấu trúc nối mạng nguồn kiểu vòng hoặc tủ đóng cắt chứa nhiều máy cắt,gọn ,không chịu ảnh hưởng của thời tiết và chịu được va đập,trong những trường hợp này các trạm trọn bộ kiểu kín được sử dụng Các khối được chế tạo sẵn sẽ được lắp đặt trên nền nhà bê tông và được sử dụng đối với trạm ở đô thị cũng như trạm ở nông thôn

Các ưu điểm của trạm kiểu này là :

+ Tối ưu hóa về vật liệu và sự an toàn do :

- Có sự chọn lựa thích hợp từ các kiểu lắp đặt có thể

- Tuân theo toàn bộ các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và các tiêu chuẩn dự định trong tương lai

+ Giảm thời gian nghiên cứu và thiết kế,giảm chi phí lắp đặt do:

- Cực tiểu hóa sự phối hợp vài nguyên lý của xây dựng và kỹ thuật điện

- Tin cậy ,độc lập với xây dựng công trình chính ;

- Loại bỏ nhu cầu một kết nối tạm thời tại lúc bắt đầu chuẩn bị thi công công trình;

- Đơn giản hoá trong thi công ,chỉ cần cung cấp một móng bằng bêtông chịu lực

+ Vô cùng đơn giản trong lắp đặt thiết bị và kết nối

+ Các trạm kiểu này chắc chắn,gọn đẹp thường được dùng ở các nơi quan trọngnhư cơ quan ngoại giao,văn phòng,khách sạn…

Tuy nhiên hiện nay ở thành phố Hồ Chí Minh còn có trạm trọn bộ,hoặc là trạm dùng thiết

bị phân phối kín cách điện bằng khí SF6 gọi là trạm phân phối kín “GIS”.Đặc điểm của

trạm loại này là diện tích xây dựng trạm nhỏ hơn khoảng vài chục lần so với trạm ngoài trời

Trạm Biến Aùp

28

Hình 3-15 Mặt cắt của một trạm trung/hạ áp sử dụng trạm lắp ghépï