Thiết kế hệ thống điện trạm biến áp 22011022kv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT  BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22 kV Chuyên ngành: Điện công nghiệp Giảng viên hướng dẫn : Đoàn Thị Bằng Sinh viên thực : Lê Thảo Uyên Lớp : 14DDC03 MSSV : 1411020180 TP Hồ Chí Minh, 11/2017 ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Do giảng viên hướng dẫn ghi giao cho sinh viên nộp văn phịng Viện 02 tuần đầu thực đồ án/khóa luận tốt nghiệp) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Lê Thảo Uyên ; MSSV : 1411020180; Lớp :14DDC03 Ngành : Kỹ Thuật Điện- Điện Tử Chuyên ngành : Điện Công Nghiệp Tên đề tài: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV Nhiệm vụ thực đề tài: Cân công suất phụ tải Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp Chọn máy biến áp điện lực Tính tốn tổn thất điện máy biến áp Sơ đồ nối điện Tính tốn ngắn mạch Chọn khí cụ điện phần dẫn điện Thiết kế phần tự dùng máy biến áp Tính tốn kinh tế-kĩ thuật định phương án thiết kế 10 Thiết kế chống sét nối đất cho trạm Ghi chú: Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên TP HCM, ngày … tháng … năm 20… Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP Họ tên SV: Lê Thảo Uyên MSSV:1411020180 ; Lớp: 14DDC03 Tuần Từ:02/10 Đến:8/10/17 Nội dung hướng dẫn - Giao đề tài: Thiết kế trạm 220/110/22kV.Chương 1: Cân công suất phụ tải Chương 2: Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp - Chương 3: Chọn MBA điện Từ:09/10 lực Đến:15/10/17 Từ:16/10 Đến:22/10/17 Từ:23/10 Đến:29/10/17 -Chương 4: Tính tốn tổn thất điện MBA - Chương 5: Sơ đồ nối điện - Chương 6: Tính tốn ngắn mạch Từ:30/10… Đến:5/11/17 Từ:6/11… Đến:12/11/17 - Chương 7: Chọn khí cụ điện Từ:13/11… Đến:19/11/17 Từ:20/11… Đến:26/11/17 Từ:… Đến:… 10 Từ:… Đến:… - Chương 9: Tính tốn kinh tế-kỹ thuật, địnhq phương án thiết kê - chương 10: Tính tốn chống sét nối đất cho trạm phần dẫn điện - Chương 8: Thiết kế phần tự dùng MBA Tình hình sinh viên thực Ghi ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Phiếu dán trang báo cáo ĐA/KLTN) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (sĩ số nhóm……): MSSV: ……1411020180…………… Lớp: ……14DDC03………………………… MSSV: ……1411020180…………… Lớp: ……14DDC03………………………… MSSV: ……1411020180…………… Lớp: …14DDC03………………………… Chuyên ngành : Cơ-Điện-Điện tử Tên đề tài : Các liệu ban đầu : Các yêu cầu chủ yếu : Kết tối thiểu phải có: 1) 2) 3) Ngày giao đề tài: ……./…… /……… Ngày nộp báo cáo: ……./…… /……… TP HCM, ngày … tháng … năm ……… Giảng viên hướng dẫn LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Ngày nay, xu hội nhập q trình cơng nghiệp hóa đại hóa phát triển mạnh mẽ Trong năm gần đây, nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn, tiền đề để đưa đất nước bước vào thời kì thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa Trong q trình ngành điện đóng vai trị quan trọng, then chốt, điều kiện thiếu ngành sản xuất cơng nghiệp Ngồi phát triển mạnh mẽ kinh tế, đời sống xã hội người dân nâng cao, nhu cầu sử dụng điện ngành công nông nghiệp dịch vụ tăng lên khơng ngừng theo năm, nhu cầu khơng đòi hỏi số lượng mà phải đảm bảo chất lượng điện Để đảm bảo cho nhu cầu cần phải thiết kế hệ thống cung cấp điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, an toàn, tin cậy phù hợp với mức độ sử dụng Do đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành điện công nghiệp Đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu biệt thự” bước làm quen sinh viên ngành điện công nghiệp lĩnh vực thiết kế cung cấp điện Vì đề tài cịn nhiều vấn đề phức tạp trình thiết kế Sau thời gian làm đồ án, hướng dẫn thầy, đến nay, em hoàn thành nội dung đồ án môn học Do thời gian có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong bảo, giúp đỡ thầy để đồ án hồn thiện Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau Tình hình nghiên cứu: Trong tình hình kinh tế thị trường nước ta, với xu hội nhập quốc tế mở rộng quan hệ quốc tế, có nhiều nhà đầu tư nước ngồi đến với Ngay Thành phố Hồ Chí Minh xây dựng nhiều tòa nhà chung cư cao tầng, trung tâm thương mại, khu biệt thự cao cấp… Chính vậy, vấn đề đặt phải có lực thiết kế hệ thống cung cấp điện cách quy cách, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật hành Mục đích nghiên cứu: Ngày nay, vấn đề truyền tải điện tới hộ tiêu thụ việc thiết kế cung cấp điện khâu quang trọng Nền kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ theo hội nhập giới, đời sống xã hội nhân dân nâng cao nên cần tiện nghi sống Vì vậy, địi hỏi khơng gian sinh hoạt mức tiêu thụ điện tăng cao Do việc thiết kế cung cấp điện thiếu xu Nhiệm vụ nghiên cứu: Tìm hiểu, thu thập kiến thức môn học: hệ thống cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật chiếu sang, an toàn điện Thiết kế hệ thống truyền tải điện, đảm bảo hoạt động truyền tải điện ổn định toàn hệ thống Phân tích hoạt động hoạt động phân phối tiêu thụ điện, hệ thống chiếu sang, hệ thống chống sét, hệ thống an tồn điện Tính tốn, thiết kế phát huy hết suất đảm bảo tính tối ưu thiết bị hệ thống tiết kiệm lượng Phương pháp nghiên cứu: Vận dụng kiến thức học tự tìm tòi, học hỏi thêm kiến thức từ nguồn kiến thức khác như: tài liệu, giáo trình có liên quan, internet… Quan trọng dẫn góp ý giáo viên hướng dẫn Giúp em thu thập hệ thống kiến thức để em hoàn thành đề tài Ngồi ra, cịn hỗ trợ từ phần mềm chuyên ngành như: AutoCAD, DIALux… Các kết đạt đề tài: - Độ tin cậy cấp điện: đảm bảo cung cấp điện liên tục nhờ sử dụng máy phát điện - Chất lượng điện năng: tần số ổn định điện áp có độ lệch điện áp nằm phạm vi ±5% Uđm - An toàn điện: có tính an tồn cao cho người vận hành, người sử dụng thiết bị cho tồn cơng trình Kết cấu đồ án: Đồ án gồm chương: - Chương 1: Tính tốn nhu cầu phụ tải - Chương 2: Thiết kế trạm biến áp - Chương 3: Thiết kế chiếu sang - Chương 4: Lựa chọn dây đẫn CB - Chương 5: Thiết kế nối đất – Chọn hệ thống nguồn PHẦN A: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRẠM CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Giới thiệu trạm biến áp: - Hệ thống điện phận hệ thống lượng bao gồm máy phát điện, thiết bị phân phối điện, mạng điện hộ tiêu thụ điện - Điện sản xuất nhà máy truyền tải phân phối đến hộ tiêu thụ dây dẫn Trong trình truyền tải điện, có phát sinh tổn hao đường dây nên trước truyền xa phải đưa lên điện áp cao để truyền tải hạ xuống thấp điện áp tương ứng để đưa đến phụ tải Do đó, trạm biến áp phần khơng thể thiếu hệ thống điện - Trạm biến áp có nhiệm vụ truyền cơng suất biến đổi điện áp từ cấp sang cấp khác tùy theo yêu cầu Trạm biến áp nơi phân phối điện đến phụ tải 1.2 Phân loại trạm biến áp: 1.2.1 Theo điện áp: - Trạm tăng áp: đặt nhà máy điện để tăng điện áp từ cấp máy phát lên cấp truyền tải - Trạm giảm áp: đặt gần phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi điện áp từ cấp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu phụ tải 1.2.2 Theo chức năng: - Trạm trung gian: hay gọi trạm biến áp khu vực, thường có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp cho khu vực phụ tải lớn vùng miền, tỉnh thành, khu cơng nghiệp lớn Điện áp phía sơ cấp thường 500; 220; 110kV, phía thứ cấp thường 110; 66; 35; 22; 15kV - Trạm phân phối: hay gọi trạm biến áp địa phương, nhận điện từ trạm biến áp trung gian để cung cấp trực tiếp đến phụ tải xí nghiệp, khu dân cư qua đường dây phân phối 1.2.3 Theo cấu trúc: - Trạm trời: phù hợp với trạm khu vự trạm địa phương có cơng suất lớn - Trạm nhà: phù hợp với trạm địa phương nhà máy có cơng suất nhỏ 1.3 Các thiết bị trạm biến áp: - Máy biến áp trung tâm (MBA): thiết bị dùng để truyền tải điện từ cấp điện áp đến cấp điện áp khác - Máy biến dòng: dùng để biến đổi dòng điện phía sơ cấp giá trị dịng điện thích hợp đầu phía thứ cấp Các loại biến dòng: máy biến dòng kiểu vòng quấn, máy biến dịng kiểu bậc cấp, máy biến dịng thứ tự khơng, máy biến dòng kiểu bù, máy biến dòng kiểu lắp sẵn - Máy biến áp đo lường (BU): dùng biến đổi điện áp cấp điện áp tương ứng với thiết bị đo lường tự động - Dao cách ly (CL): nhiệm vụ chủ yếu dao cách ly tạo khoảng hở cách điện trông thấy phận mang điện phận cắt điện Dao cách ly để đóng cắt khơng có dòng điện Dao cách ly chế tạo với nhiều cấp điện áp khác nhau: pha hay pha, lắp đặt nhà trời - Máy cắt (MC): thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1kV) Ngồi nhiệm vụ đóng cắt dịng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt cịn có chức cắt dịng ngắn mạch để bảo vệ phần tử hệ thống điện Các loại máy cắt: máy cắt dầu, máy cắt nhiều dầu, máy cắt khơng khí, máy cắt chân khơng, máy cắt tự sinh khí, máy cắt điện từ - Hệ thống chống sét: bảo vệ trạm chống sóng điện áp khí truyền từ đường dây vào Dùng thiết bị chống sét van thiết bị hạn chế điện áp đấu vào góp trạm đấu vào trực tiếp đầu vào máy biến áp - Sứ đỡ: có tác dụng nâng đỡ, cách điện cho đường dây điện không 1.4 Những vấn đề thiết kế trạm biến áp: 1.4.1 Vị trí đặt trạm biến áp xác định dựa điều kiện sau: - An toàn liên tục cung cấp điện - Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho dây dẫn vào/ra Thao tác, lắp đặt, vận hành, quản lý dễ dàng Phịng chống cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mịn tốt Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành/sửa chữa Làm tăng tính an tồn cung cấp điện người Tránh yếu tố bất lợi thời tiết gây Vì lý kiến trúc, thẩm mỹ, thuận tiện thi công, mỹ quan thị, an tồn vận hành, xa nơi đông người điều kiện môi trường nên việc lắp đặt trạm thường khơng vị trí tâm phụ tải mà ta phải tính tốn vẽ - 1.4.2 Yêu cầu 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 Ngồi ra, cịn phải đảm bảo mặt kinh tế, an toàn phương án xem hợp lý thỏa mãn yếu cầu sau: o Đảm bảo chất lượng điện o Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất phụ tải) o Vốn đầu tư thấp o An toàn cho người thiết bị o Thận tiện sữa chữa, vận hành o Có tính khả thi - Tuy nhiên yêu cầu thường mâu thuẫn với Do đó, thiết kế cần kết hợp hài hòa yêu cầu để tạo phương án tối ưu Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV với thông số sau: 1, Điện áp hệ thống: UHT = 220kV, số đường dây SHT= 8000 ( MVA); xht = 0,4 () 2, Các phụ tải cấp điện áp: 2.1: Phụ tải 220kV: - Có đường dây, hệ số công suất cos = 0,85 - Công suất: Smax = 80 x 1,1 = 88 ( MVA ) - Đồ thị phụ tải cấp 220kV hình 1.1 10 Khi cột bố trí cần phải kiểm tra lại điều kiện an toàn cho nhóm cột (3 cột) đặt gần Nếu độ cao cột thu sét cao 30m, điều kiện bảo vệ công thức hiệu chỉnh theo: D  (hx – ha) p = p an tồn cho nhóm cột (3 cột) đặt gần a/ Dùng cột thu sét b/ Dùng cột thu sét Mặt phạm vi bảo vệ độ cao hx III CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CỘT THU SÉT ĐỂ BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP Về mặt kỹ thuật Phạm vi bảo vệ phủ kín tồn trang thiết bị phận mang điện trạm Nghĩa loại trừ giảm khả xác suất sét đánh trực tiếp vào trang thiết bị phận mang điện trạm Về mặt kinh tế Trước tiên phải thỏa mãn điều kiện kỹ thuật, phương án chọn có chi phí đầu tư nhỏ Trong điều kiện kỹ thuật cho phép ta cần tận dụng kết cấu công trình trạm để đặt hệ thống thu sét Các mặt khác Hệ thống thu sét xây dựng khơng gây trở ngạy cho vận hành bình thường trạm, lại người trạm, xe cộ…bên cạnh cần ý đến tính mỹ quan 105 IV ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHO TRẠM Ta sử dụng kim thu sét Cấp 220KV + Xà đỡ dây vào trạm có độ cao h x =15.5m + Xà đỡ góp có độ cao h x =10.5m + Độ cao cơng trình h=20.5m + Xà độ dây đến MBA có độ cao h x =15.5m + Cấp 220KV bố trí thành cột thu sét (1,2,3,4,5,6) + Khu vực 220KV chia làm vùng: I, II, III, IV, V 1.1 Vùng I có kim(1, 2, 4, 5) + Bốn cột thu sét tạo thành hình chữ nhật + Khoảng cách từ cột dến cột 2= cột đến cột 5= 51m + Khoảng cách từ cột dến cột 4= cột đến cột 5= 51m + Đường kính đường trịn ngoại tiếp hình chữ nhật D= 512  512  72.1m Vùng bốn cột thu sét bảo vệ thỏa điều kiện: D  8(h  hx ).P Vật cần bảo vệ cao cấp điện áp 220KV có độ cao h x =15.5m Do đó: h  D 72.1  hx =  15.5  24.5m ( Với p=1 h