Đồ án gồm 5 chương: Chương 1: Tính cần thiết của công trình xây dựng trạm biến áp. Chương 2: Tính chọn máy biến áp. Chương 3: Tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị khí cụ cho trạm biến áp. Chương 4: Phương thức bảo vệ trạm đo lường và điều khiển.
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG TÍNH CẦN THIẾT CỦA CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP 1.1.GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1.1 Cấp cao áp 1.1.2 Cấp trung áp 1.1.3 Cấp hạ áp 1.2.HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƢỚI ĐIỆN 1.3 TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI 1.3.1 Kinh tế 1.3.2 Xã hội 1.4.NHU CẦU ĐIỆN NĂNG, TÍNH CẤP THIẾT CỦA CƠNG TRÌNH 1.4.1 Phụ tải yêu cầu 1.4.2 Điện yêu cầu CHƢƠNG TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 2.1.1 Phân loại 2.1.2 Tham số máy biến áp 2.1.3 Tổ đấu dây 11 2.1.4 Quá tải máy biến áp 13 2.1.5 Tổn thất điện máy biến áp 16 2.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀCẤP ĐIỆN ÁP 17 CHƢƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ KHÍ CỤ CHO TRẠM BIẾN ÁP 19 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 19 3.2 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 19 3.3 XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH TÍNH TỐN 20 3.4 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 23 3.4.1 Tính tốn ngắn mạch 110 kV : K1 23 3.4.2 Tính tốn ngắn mạch 22 kV : K2 24 3.4.3 Tính tốn ngắn mạch 35 kV : K3 25 3.4.4 Tính tốn ngắn mạch K4 26 3.4.5 Tính tốn ngắn mạch K5 27 3.4.6 Tính tốn ngắn mạch K6 27 3.4.7 Tính tốn ngắn mạch K7 28 3.5 CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ KHÍ CỤ CHO TRẠM BIẾN ÁP 29 3.5.1 Chọn kiểm tra máy cắt 30 3.5.2 Chọn kiểm tra dao cách ly 32 3.5.3 Chọn kiểm tra biến áp đo lƣờng 33 3.5.3.1 Máy biến điện áp BU 33 3.5.3.2 Máy biến dòng BI 35 3.5.4 Chọn kiểm tra chống sét van 38 3.5.5 Chọn kiểm tra 39 3.5.6 Chọn kiểm tra cao áp 41 3.5.7 Chọn kiểm tra sứ cách điện 42 3.5.7.1 Chọn kiểm tra sứ đỡ cho góp 42 3.3.7.2 Chọn kiểm tra sứ treo, sứ néo cho cấp điện áp 110 kV 44 3.5.8 Sơ đồ lƣới điện trạm 45 CHƢƠNG PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ TRẠM ĐO LƢỜNG VÀĐIỀUKHIỂN 48 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 48 4.1.1 Các dạng hƣ hỏng máy biến áp 48 4.1.2 Bảo vệ máy biến áp động lực 49 4.1.3 Các phần tử sơ đồ – – 49 4.1.4 Sơ lƣợc nguyên lý làm việc rơ le số so lệch 52 Ơ 7UT513 55 ơle sô 7UT513 55 56 56 ơle 56 le 57 110 KV 59 7SJ512 60 4.3.1 Rơ 4.3.2 Phƣơng th ơle 7SJ512 62 le 7SJ512 63 (I>>) 67 i gian (I>) 67 68 71 le CHƢƠNG 7SJ512 74 78 78 5.2 79 79 80 81 82 85 87 LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc q trình phát triển sản xuất đƣợc nâng cao Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp dịch vụ đời sống sinh hoạt tăng trƣởng không ngừng Xuất phát từ thực tế việc cung cấp điện cho khu vực dân cƣ, công trình khoa học, xây dựng hay sản xuất vấn đề bách, đời hỏi chất lƣợng điện cung cấp phải tốt, giá thành rẻ hợp lí Chính lẽ mà nhà máy điện, trạm phân phối, trạm biến áp trung gian ngày phải đƣợc tăng lên để có nguồn điện hợp lí đến tổng khu vực, nhà máy, hộ tiêu thụ Việc giải đắn vấn đề kinh tế, kỹ thuật thiết kế xây dựng vận hành chúng mang lợi ích cho phát triển ngành điện Đƣợc phân công môn Điện- Điện Tử, trƣờng ĐHDL Hải Phòng Với hƣớng dẫn Cô Đỗ Thị Hồng Lý, em thực đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22 KV – 40 MW xã Ngọc Sơn – Gia Lộc – Hải Dƣơng” Đề tài gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tính cần thiết cơng trình xây dựng trạm biến áp Chƣơng 2: Tính chọn máy biến áp Chƣơng 3: Tính tốn ngắn mạch chọn thiết bị khí cụ cho trạm biến áp Chƣơng 4: Phƣơng thức bảo vệ trạm đo lƣờng điều khiển Chƣơng 5: Hệ thống nối đất trạm CHƢƠNG TÍNH CẦN THIẾT CỦA CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP 1.1.GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp cơng trình để chuyển đổi điện áp từ cấp sang cấp khác Trạm biến áp đƣợc phân loại theo điện áp, theo địa dƣ + Theo điện áp, trạm biến áp trạm tăng áp, trạm hạ áp, hay trạm trung gian: - Trạm tăng áp thƣờng đặt nhà máy điện, làm nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên điện áp cao để tải điện xa - Trạm hạ áp thƣờng đặt hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp thích hợp với hộ tiêu thụ điện - Trạm biến áp trung gian làm nhiệm vụ liên lạc hai lƣới điện có cấp điện áp khác + Theo địa dƣ, trạm biến áp đƣợc phân loại thành trạm biến áp khu vực trạm biến áp địa phƣơng: - Trạm biến áp khu vực đƣợc cung cấp điện từ mạng điện khu vực (mạng điện chính) hệ thống điện để cung cấp cho khu vực lớn bao gồm: Thành Phố, khu vực công nghiệp v.v… Điện áp trạm khu vực phía sơ cấp 110 KV, 220 KV, cịn phía thứ cấp là: 35 KV, 22 KV, 15 KV, 10 KV hay KV - Trạm biến áp địa phƣơng trạm biến áp đƣợc cung cấp điện từ mạng phân phối, mạng địa phƣơng hệ thống điện cấp cho xí nghiệp, hay trực tiếp cấp cho hộ tiêu thụ với điện áp thứ cấp thấp - Ở phía cao hạ áp trạm biến áp có thiết bị phân phối cao áp thiết bị phân phối hạ áp Thiết bị phân phối có nhiệm vụ nhận điện từ số nguồn cung cấp phân phối điện nơi khác qua đƣờng dây tải điện Trong thiết bị phân phối có khí cụ đóng cắt, điều khiển, bảo vệ, đo lƣờng v.v… Hiện nƣớc ta sử dụng cấp điện áp sau: 1.1.1 Cấp cao áp + 500 KV dùng cho hệ thống điện Quốc Gia nối liền ba vùng Bắc Trung Nam + 220 KV dùng cho mạng điện khu vực + 110 KV dùng cho mạng điện phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn 1.1.2 Cấp trung áp 22 KV trung tính nối đất trực tiếp, dùng cho mạng điện địa phƣơng cung cấp cho nhà máy vừa nhỏ, cung cấp cho khu dân cƣ 1.1.3 Cấp hạ áp +380/220Vdùng mạng hạ áp, trung tính nối đất trực tiếp Do lịch sử để lại nƣớc ta cấp trung áp dùng 66, 35, 15, 10 KV Nhƣng tƣơng lai cấp điện áp nêu đƣợc cải tạo để cung cấp điện áp 22 KV Tuy có nhiều cấp điện áp khác nhƣng thiết kế, chế tạo vận hành thiết bị điện đƣợc chia làm hai loại bản: - Thiết bị điện áp có U < 1000 V - Thiết bị điện cao áp có U > 1000 V Từ phân chia dẫn đến khác cấu trúc, chủng loại khí cụ điện, cơng trình xây dựng chế độ vận hành 1.2.HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƢỚI ĐIỆN Hệ thống lƣới điện xã đƣợc xây dựng từ lâu Hiện hệ thống lƣới điện xã cũ nát xuống cấp trầm trọng Dây dẫn chủ yếu dây nhôm trần tiết diện 50 mm2 trở xuống, hệ thống công tơ không đồng bộ, chủ yếu sử dụng công tơ Trung Quốc, việc cải tạo xây dựng mng tính tƣ pháp chắp vá khơng có qui định cụ thể lâu dài Các phụ tải phân bố không tập trung, trạm biến áp đặt xa trung tâm không đảm bảo đƣợc nhu cầu phụ tải Dẫn đến bán kính cấp điện đƣờng dây hạ dài, khả nâng cấp điện hệ thống có độ tin cậy thấp, thƣờng xảy cố điện kéo dài, tổn thất điện cao, điện áp cuối nguồn thấp Điện áp cao điểm phụ tải cuối đƣờng dây khoảng 60 V ÷ 100V Điều ảnh hƣởng trực tiếp đến sinh hoạt ngƣời dân 1.3 TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI 1.3.1 Kinh tế Là xã chuyên canh nông nghiệp,trong năm gần đây, làm tốt cấu chuyển đổi kinh tế nông nghiệp, kết hợp lƣợng trẻ làm việc công ty, xí nghiệp nên mức thu nhập hộ dân xã đƣợc nâng lên, đời sống ngƣời dân đƣợc cải thiện đáng kể Mặc dù chủ yếu sống ngƣời dân nông nghiệp nhƣng việc áp dụng khoa học kỹ thuật làm giảm bớt sức lao động, nâng cao suất lao động Nhu cầu sử dụng điện ngƣời dân ngày cao - Cơ cấu kinh tế : Tổng giá trị sản xuất theo tồn huyện năm 2012 đạt 757 ÷ 852 triệu đồng tăng 84% so với năm 2011 Trong nông nghiệp tăng 8,4% so với năm 2012 chiếm 286110 triệu đồng tăng 11% Ngành công nghiệp xây dựng chiếm 286094 triệu đồng - Tình hình sản xuất nơng nghiệp: Nhìn chung sản xuất nơng nghiệp thời kì 2006- 2012 có chuyển biến cấu theo hƣớng lƣơng thực cơng nghiệp ngắn ngày, diện tích ổn định sản lƣợng tăng trƣởng nhanh Diện tích sản lƣợng lƣơng thực ăn tăng nhanh - Sản xuất công nghiệp tiêu thủ công nghiệp: Nhìn chung sản xuất cơng nghiệp tiểu thủ công nghiệp phát triển nhanh nhƣng thiếu vững khơng có đầu tƣ phát triển sở mới, thiếu ngành đầu tƣ công nghệ cao, lao động chủ yếu thủ công, suất lao động thấp tăng bình quân giai đoạn 12,8% năm 1.3.2 Xã hội Sự nghiệp giáo dục năm qua huyện đƣợc quan tâm tốt đạt đƣợc thành tích đáng kể Các trƣờng trung học đạt tiêu chuẩn ngành số lƣợng giáo viên quản lý dạy học, chất lƣợng giáo dục có nhiều thay đổi chất lƣợng, qui mô trƣờng lớp khang trang, huyện có trƣờng cấp 3, trung học, tiểu học mẫu giáo Toàn huyện đạt phổ cập giáo dục Về dân số kế hoạch gia đình Đẩy mạnh tuyên truyền dân số, giảm tỉ lệ tăng dân số tự nhiên dƣới mức 1,1% Phƣơng hƣớng phát triển kinh tế xã hội huyện Gia Lộc đến năm 2013: Gia Lộc huyện có tiềm phát triển nơng nghiệp tồn diện, có nguồn nhân lực dồi dào, phát triển kinh tế xã hội theo hƣớng cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nƣớc 1.4.NHU CẦU ĐIỆN NĂNG, TÍNH CẤP THIẾT CỦA CƠNG TRÌNH Theo tổng số sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn IV viện Năng lƣợng lập nhu cầu phụ tải điện tỉnh Hải Dƣơng nói chung, Huyện Gia Lộc nói riêng, giai đoạn IV nhƣ sau : 1.4.1 Phụ tải yêu cầu Bảng -1: Số liệu phụ tải yêu cầu Stt Khu vực P(MW) P(MW) P(MW) (2005) (2010) (2015) Công nghiệp 2,017 2,936 3,218 Công nghiệp - Thƣơng mại 1,347 2,807 6,0 Ánh sáng - Sinh hoạt 2,7 6,1 11 Thủy lợi 0,136 0,136 0,136 Huyện Gia Lộc 3,8 7,2 Huyện Thanh Hà 3,6 7,1 Đồng Niên – Phố Cao 3,5 6,8 12,193 22,87 41,45 Tổng 1.4.2 Điện yêu cầu Thông qua bảng phụ tải ta thấy mức tăng trƣởng phụ tải năm 2005÷2015 tăng nhanh Bảng 1-2: Số liệu điện yêu cầu Stt Khu vực A.106 A.106 A.106 (KWh) (KWh) (KWh) (2005) (2010) (2015) Công nghiệp 6720 9.000 12.013 Công nghiệp - Thƣơng mại 4978 8.231 6,453 Ánh sáng - Sinh hoạt 519 519 519 Thủy lợi 7.300 16.000 29.000 Huyện Gia Lộc 11.837 23.817 37.726 Huyện Thanh Hà 10.706 22.631 4.679 Đồng Niên - Phố Cao 10.271 21.961 33.817 Dựa vào phụ tải yêu cầu điện yêu cầu phải thiết xây dựng trạm biến áp để phân phối điện cho khu vực phục vụ nhu cầu sử dụng điện cho hoạt động công nghiệp, nông nghiệp sinh hoạt CHƢƠNG TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 2.1.1 Phân loại Có hai loại máy biến áp phân phối : loại khô( nhựa đúc) loại dầu * Máy biến áp loại khơ Hình 2-1 Máy biến áp khơ Các cuộn dây máy biến áp loại đƣợc cách điện nhựa đúc chân không, dây quấn đƣợc bao bọc bới hợp chất ba hợp phần nhựa epoxy với độ dẻo đảm bảo thẩm thấu hoàn toàn vào cuộn dây, chất làm rắn anhyđrit nâng mức đàn hồi để tránh phát sinh vết nứt chu trình, nhiệt độ xảy vận hành bình thƣờng có chất phụ gia AL(OH)3 silic để tăng cƣờng đặc tính nhiệt bị đốt nóng Biến áp loại cho phép đạt mức cách điện loại F(∆θ=100 k) với tính chất chịu lửa tốt tự dập : - * 22 KV : - - T 22 KV >) - : Ikd = (Kat.Kmm/KLV)( Iđm35/Ni) = (1,3.2/0,95).(25000/.35(400/1) = 1,4 kd35 = 1,4 In ∆ 1,5 s - 35kV I>>) Ikd = (Kat Ing max)/ni (4.20) Ikd = (Kat Ing max)/ni=(1,05x0,32)/(400/1)=8,4 kd35 = 8,4x IN 2,5 s - : : Ikd = (Kat.Knm/KLV)( Iđm22/Ni) (4.21) = (1,3.2/0,95).(25000/.22(600/1) = 2,99 kd22 = 2,99x In 73 ∆ 1,5s) : I = IN/ni = (1.2x 8,66.103)/(200/1) = 21,65 nh = I/ Ikd =21,65/4 = 5,41 + : I = IN/ni = (3,2.103)/(400/1) = nh = I/ Ikd = 8/1,4 = 5,7 : I = IN/ni = (3,26.103)/(600/1) = 5,4 nh = I/ Ikd = 5,4/2,29 = 1,806 7SJ512 – – ?) : 74 7806 7807 7808 7810 7809 7901 7902 7904 7905 EXIST NON EXIST EXIST NON EXIST EXIST NON EXIST EXIST EXIST EXIST EXISTNON NON EXIST EXIST 50Hz, 60Hz 50Hz WITH AR WITHOUT AR WITH AR WITHOUT AR WITH AR WITHOUT AR WITH AR WITHOUT AR (AR) WITH AR >> WITH AR > WITH AR 0>> WITH AR 0> , BU 1103 KV ÷ 400 KV 110 KV U1đm BU 1104 100 V ÷ 125 V 100 V U2đm BU 1105 10 A ÷ 1000 A 200 A Uđm BU >,I>> 1201 ON OFF 1202 I/Iđm 1203 0,00 s ÷ 60,00 s ON I*d >> t – I>> BV3 75 NORMAL INVERSE VERY INVERSE 1211 EXTREMELY INVERSE VERY INVERSE > USER CHARACTER 1214 I/Iđm I*d >> 1215 0,05 ÷ 500 TP > 1216 FUNDAMENTAL TRUE TRUE R.M.S R.M.S 0>,I0>> 1501 ON OFF ON 1502 0,05 ÷ 225 I/Iđm 50 1503 0,00 s ÷ 60,00 s 0,5 s 1512 0,05 ÷ 225 0,3 1513 0,00 s ÷ 60,00 s 0,5 s FUNDAMENTAL TRUE TRUE R.M.S R.M.S 001 ONOFF ON 002 10% ÷ 45% 004 0,10 s ÷ 60,00 s 1516 3401 3403 ON OFF YES NO ON YES 76 I*đ >> t – I0>> I*đ 0>> t – I0> 3406 0,05 s ÷ 320,0 s 0,06 s 3424 0,01 s ÷320 s 0,10 3425 0,05 s ÷ 320 s 0,15 s 3426 3427 3429 4326 4327 4359 WITH AR WITHOUT AR WITH AR WITHOUT AR NO YES WITH AR WITHOUT AR WITH AR WITHOUT AR NO YES 0>> WITH AR 0> WITH AR NO 0>> WITH AR 0> WITH AR NO I0>> OFF ON INTERNAL START ON INT ON EXTERNAL OR EXIT START ON INT OR RT C 0,68 0,06 ÷ 60,00 s 0,15 77 xd BF (t – BF) CHƢƠNG giơng : 100 ÷ vơn - s : amax = (5.1) 78 50 kA/ms sinh ằm 79 - 0,5 40x4 đ m - : Rđcp = 0,5 Ω - : ρđtt = 0,4.104 Ωcm - Φ 0,7m ⇒ Rdc = .(ln + ln ) (5.2) HTG = h0 + = 0,7 + = 2,2m = 2,2.102 (cm) : Rdc = .(ln LT NLT = + ln )=17,9(Ω) : = = 36 ) : 80 a= ≈5,5 (m) = ⇒ ) : N= = 0,53 (Ω) = Φ : Rthanh = ln (5.3) h = h0 + ≈ 0,8 m (5.4) : h0 Rthanh= ln = 0,48 (Ω) η =0,2 = Rthanh/η = 0,48/0,2 = 2,4 (Ω) : Rđ2 = Rd2 = = 0,43 (Ω) (R 81 64x 64 m2 - x - = hmax = 6,4 H = 20 m (Rx): Rx = 1,6ha (5.5) : 30m h hx = h – hx = 20 – 6,4 =13,6 82 Rx = 1,6 13,6 = 16,5 (m) ) x = 4Rx (5.6) : = 4.16,5 = 16,8 (m) =8,4(m) x : D < 8(h – hx 300 m ⇒ – R 20m 83 64m 64m 64m : 20 (m) 64 x 64 m2 84 – : - Tính cần thiết cơng trình xây dựng trạm biến áp - Tính chọn máy biến áp - Tính tốn ngắn mạch chọn thiết bị khí cụ cho trạm biến áp - Phƣơng thức bảo vệ trạm đo lƣờng điều khiển - Hệ thống nối đất trạm – E Em xin chân thành cảm ơn! 85 86 (1998), – , (2001), , – (1998), – (1998), , – Ngu – (1999), – ABB (1999), (2001), 0,4 ÷ 500 kV – (1999), , 10 87 ... ? ?Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22 KV – 40 MW xã Ngọc Sơn – Gia Lộc – Hải Dƣơng” Đề tài gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tính cần thiết cơng trình xây dựng trạm biến áp Chƣơng 2: Tính chọn máy biến áp. .. VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp cơng trình để chuyển đổi điện áp từ cấp sang cấp khác Trạm biến áp đƣợc phân loại theo điện áp, theo địa dƣ + Theo điện áp, trạm biến áp trạm tăng áp, trạm hạ áp, ... khu vực công nghiệp v.v… Điện áp trạm khu vực phía sơ cấp 110 KV, 220 KV, cịn phía thứ cấp là: 35 KV, 22 KV, 15 KV, 10 KV hay KV - Trạm biến áp địa phƣơng trạm biến áp đƣợc cung cấp điện từ mạng