Thiết kế trạm biến áp III 400KVA cung cấp điện cho làng chuyên gia the OASIS 1

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng em Các số liệu sử dụng phân tích đồ án có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu đồ án em tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn LỜI CẢM ƠN Chân thành cám ơn thầy côtrong khoa Điện – Điện tử trường Đại học Thủ Dầu Một tạo điều kiện tốt để em thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn ThS Lê Nguyễn Hịa Bình tận tình hướng dẫn, đưa nhận nhận xét đánh giá giúp emhoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1Lịch sử phát triển ngành điện Việt Nam 1.1.1Tiêu thụ 1.1.2Sản xuất 1.2Hệ thống điện Việt Nam 1.2.1Nhà máy điện 1.2.2Lưới điện 1.2.3Trạm biến áp 1.2.3.1Phân loại 1.2.3.2Cấu trúc trạm biến áp 12 1.2.4Hộ tiêu thụ 13 Chương CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC THIẾT BỊ CAO ÁP 15 2.1Chọn máy biến áp lực 15 2.1.1Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy biến áp 15 2.1.1.1Cấu tạo 15 2.1.1.2Nguyên lý hoạt động 17 2.1.2Thông số định mức máy biến áp 19 2.1.3Phương pháp lựa chọn máy biến áp 20 2.1.3.1Chọn máy biến áp theo phụ tải tính tốn 20 2.1.3.2Chọn máy biến áp theo đồ thị phụ tải 22 2.2Chống sét van (Lightning Arrest – LA) 24 2.2.1Cấu tạo 24 2.2.2Nguyên lý hoạt động 26 2.2.3Điều kiện chọn chống sét van 28 2.3Cầu chì tự rơi (Fuse Cut Out - FCO) 28 i 2.3.1Lịch sử phát triển 28 2.3.2Cấu tạo 29 2.3.3Nguyên lý hoạt động 30 2.3.4Điều kiện chọn kiểm tra FCO 30 2.4Chọn sứ cao áp 32 Chương CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP VÀ ĐO LƯỜNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP 34 3.1Chọn dây dẫn cáp 34 3.1.1Các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp 34 3.1.2Chọn cáp từ trạm biến áp tới tủ phân phối 35 3.2Chọn máy cắt hạ áp (Molded Case Circuit Breaker – MCCB) 36 3.3Chọn thiết bị đo lường 37 3.3.1Giới thiệu máy biến điện áp (TU hay BU) 37 3.3.1.1Cấu tạo nguyên lý hoạt động 38 3.3.1.2Các thông số TU 38 3.3.1.3Điều kiện lựa chọn TU 38 3.3.2Máy biến dòng điện (TI hay BI) 39 3.3.2.1Cấu tạo 39 3.3.2.2Nguyên lý làm việc 39 3.3.2.3Các thông số TI 40 3.3.2.4Chọn TI 40 3.3.3Điện kế ba pha 41 Chương HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 43 4.1Các vấn đề thiết kế hệ thống nối đất 43 4.2Tính tốn nối đất cho trạm 44 Chương BÙ CÔNG SUẤT 48 5.1Giới thiệu 48 ii 5.1.1Công suất phản kháng Q không sinh công lại gây ảnh hưởng xấu kinh tế kỹ thuật 48 5.1.2Lợi ích nâng cao hệ số cơng suất cosφ 49 5.2Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosj 49 5.2.1Phương pháp nâng cao hệ số cosj tự nhiên 49 5.2.2Phương pháp nâng cao hệ số cosj nhân tạo 49 5.2.3Cấu tạo cách lắp đặt tụ bù 51 5.2.4Cách đấu nối tụ bù 51 5.3Vị trí đặt tụ bù mạng điện phân phối 52 5.4Các phương thức bù công suất phản kháng tụ bù 52 5.4.1Bù tĩnh (Bù nền) 52 5.4.2Bù động:(sử dụng tụ bù tự động) 52 5.5Tính tốn cơng suất phản kháng chọn tủ tụ bù 53 5.5.1Phương pháp tính đơn giản 53 5.6Quản lý vận hành hệ thống tụ bù 54 5.6.1An toàn lắp đặt, vận hành sửa chữa tụ điện 54 5.6.2Các bước chuẩn bị trước đóng điện vào tụ điện 54 5.6.3Điều kiện chọn thiết bị đóng cắt cho giàn tụ 54 5.6.4Vận hành hệ thống tụ bù 54 5.7Tính toán tụ bù cho trạm biến áp 55 Chương BẢN VẼ 57 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số lượng đường dây trạm điện bổ sung vào lưới điện quốc gia cho giai đoạn 2010-2030 Bảng 2.1 Thông số định mức giá tham khảo số loại máy biến áp 19 Bảng 2.2 Giá tham khảo LA số hãng 28 Bảng 2.3 Các điều điện chọn FCO 30 Bảng 2.4 Thông số cầu chì tự rơi 32 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật giá MCCB 36 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật máy biến dòng 41 Bảng 3.3 Thông số điện kế 41 Bảng 5.1 Thông số tụ bù lựa chọn 56 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Nhà máy thủy điện Thác Mơ Hình 1.2 Đường dây cao áp 500kV Hình 1.3 Trạm biến áp treo Hình 1.4 Trạm biến áp giàn 10 Hình 1.5 Trạm biến áp 10 Hình 1.6 Trạm biến áp kín trạm biến áp trọn 12 Hình 2.1 Máy biến áp lực 15 Hình 2.2 Cấu tạo máy biến áp cuộn dây sơ cấp, cuộn dây thứ cấp lõi thép 16 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy biến áp pha 18 Hình 2.4 Máy biến áp THIBIDI pha – 400 kVA 19 Hình 2.5 Cấu tạo chống sét van đường dây 25 Hình 2.6 Lắp đặt chống sét van đường dây 26 Hình 2.7 Chống sét van hãng Cooper 27 Hình 2.8 Cầu chì tự rơi FCO ABCHANCE 29 Hình 2.9 Sơ đồ thay sơ đồ nguyên lý tính ngắn mạch 31 Hình 2.10 Sứ đứng Polymer Minh Long II 33 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay tính ngắn mạch trạm biến áp 36 Hình 3.2 Máy biến điện áp 37 Hình 3.3 Máy biến dịng diện 39 Hình 3.4 Cơng tơ điện tử pha VSE3T 42 Hình 4.1 Mặt hệ thống nối đất trạm 47 Hình 5.1 Tam giác công suất 48 Hình 5.2 Tụ bù Varplus Can hãng SCHNEIDER 56 v LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển, nhiều phân xưởng nhà máy, xí nghiệp xây dựng Việc quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp việc vô thiết yếu Công việc thiết kế quan trọng tính tốn khơng tốt gây hỏng hóc cố cho người thiết bị q trình vận hành Hoặc gây lãng phí cho mặt đầu tư điện cho quốc gia Và thiết kế trạm biến áp phần thiết yếu hệ thống cung cấp điện Nó cung cấp cơng suất điện áp phù hợp cho thiết bị hệ thống điện từ lưới điện quốc gia Đây phần chiếm vốn đầu tư nhiều hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp Đề tài “ Thiết kế trạm biến áp III – 400 kVA cung cấp điện cho làng chuyên gia THE OASIS 1” cung cấp thêm kỹ kiến thức chuyên ngành trình thực Và tiếp cận gần với công việc thực tế người kỹ sư Với kiến thức thơng qua mơn học tích lũy hướng dẫn giảng viên em cố gắng hoàn thành đề tài Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Anh Các số liệu ban đầu: - Công suất trạm 400 kVA - Điện áp: 22kV/0,4kV - Công suất ngắn mạch SN=250MVA - Hệ số cos  = 0,7 - Dây dẫn phía cao áp AC-35 - Chiều dài từ máy biến áp đến tủ phân phối 12m - Điện trở nối đất yêu cầu Ryc ≤ 4Ω - Loại đất vị trí đặt trạm đất ruộng có điện trở xuất r = 0,4.104W/cm - Cáp đồng bọc PVC tiết diện 240 mm2, dài 6m Chương KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Lịch sử phát triển ngành điện Việt Nam 1.1.1 Tiêu thụ Tiêu thụ điện Việt Nam tiếp tục gia tăng để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước Về cấu tiêu thụ điện, công nghiệp tiếp tục ngành chiếm tỉ trọng tiêu thụ điện nhiều với tốc độ tăng từ 47.4% lên đến 52% tổng sản lượng tiêu thụ điện tương ứng năm 2006 2010 Tiêu thụ điện hộ gia đình chiếm tỉ trọng lớn thứ hai có xu hướng giảm nhẹ tốc độ cơng nghiệp hố nhanh Việt Nam, từ 42.9% năm 2006 thành 38.2% năm 2010 Phần lại dịch vụ, nông nghiệp ngành khác chiếm khoảng 10% tổng sản lượng tiêu thụ điện Tốc độ tăng tiêu thụ điện vượt xa tốc độ tăng trưởng GDP kỳ Ví dụ thời gian 1995-2005 tốc độ tăng tiêu thụ điện hàng năm 14.9% tốc độ tăng trưởng GDP 7.2% Tốc độ tăng tiêu thụ điện cao thuộc ngành cơng nghiệp (16.1%) sau hộ gia đình (14%) Trong tương lai, theo Tổng sơ đồ phát triển điện quốc gia, nhu cầu điện Việt Nam tiếp tục tăng từ 14-16%/năm thời kỳ 2011-2015 sau giảm dần xuống 11.15%/năm thời kỳ 2016-2020 7.4-8.4%/năm cho giai đoạn 2021-2030 1.1.2 Sản xuất Để đáp ứng nhu cầu điện năng, Chính phủ Việt Nam đề mục tiêu cụ thể sản xuất nhập cho ngành điện Trong giai đoạn 20102020 tầm nhìn 2030 mục tiêu bao gồm: - Sản xuất nhập tổng cộng 194-210 tỉ kWh đến năm 2015, 330-362 tỉ kWh năm 2020, 695-834 tỉ kWh năm 2030 R&h = 0,00298 ρ (4.1.) Với r điện trở suất đất (W/cm) Từ số liệu r đo cần nhân với hệ số mùa để tìm trị số lớn năm: = k* ρ ρ* (4.2) Xác định sơ số cọc theo biểu thức: n= (4.3) h Trong đó: hc – hệ số sử dụng cọc Ryc – điện trở nối đất yêu cầu Xác định điện trở nối: , đđρ Rg = Trong đó: log (4.4) tg r0 – điện trở xuất đất độ sâu chơn l – chiều dài chu vi mạch vịng b – bề rộng nối t - chiều sâu chôn nối Điện trở nối đất thực tế nối xét đến hệ số sử dụng ht: R′g = (4.5) h Điện trở nối đất cần thiết kế toàn số cọc là: = ′ ′ (4.6) h Số cọc cần đóng là: n= (4.7) h v Tính tốn nối đất cho trạm Điện trở u cầu Ryc ≤ W Loại đất: đất ruộng có r = 0,4.104W/cm Chọn km = 1,5 Hệ số sử dụng cọc hc = 0,8 45 Điện trở nối đất cho cọc: Xác định số cọc: R&h = 0,00298.1,5.0,4 10 = 17,88 W n= Điện trở nối: 17,88 = 5,59 cọc 0,8.4 Mạch vịng bao quanh trạm có chu vi l= 2(a+b)=2(5+6)=22m Thép dẹp chôn độ sâu 0,8m nên r0=3.rmax Bề rộng nối b=4cm 0,366.3.1,5.0,4 10 2200 log = 13,42 W 2200 4.80 Điện trở nối đất thực tế nối: Rg = Tra bảng ht=0,45 R′ g = 13,42 = 29,82 W 0,45 Điện trở nối đất toàn số cọc: Số cọc cần phải đóng: Rh = 4.29,82 = 4,06 (W) 29,82 − 0,45 n= Vậy số cọc cần đóng cọc Điện trở toàn hệ thống R> = ′ ′ 17,88 = 5,5 cọc 0,8.4,06 (4.8) R> = Vậy RHT=3,57Ω