Tủ bảng điện là một thiết bị dùng để lắp đặt và bảo vệ cho các thiết bị đóng cắt điện và thiết bị điều khiển. Nó còn là nơi đấu nối, phân phối điện cho công trình, đảm bảo cách ly những thiết bị mạng điện với người sử dụngđiện trong quá trình vận hành
Thiết bị đóng cắt trong tủ luôn luôn có vỏ bọc kín để đảm bảo tốt nhất tránh điện giật và bảo vệ tránh hoàn toàn ảnh hưởng bên ngoài.
Vỏ bọc của tủ có thể làm bằng kim loại hoặc chất cách điện. Loại vỏ bọc chất cách điện đòi hỏi mức đầu tư cao cho sản xuất và thí nghiệm, chất rắn cách điện phải có chất lượng tốt để không sinh ra phóng điện cục bộ. Do các yếu tố đó và do giá cả nên vỏ bọc cách điện chỉ được sử dụng cho những ứng dụng đặc biệt.
Thiết bị đóng cắt trong tủ luôn luôn có vỏ bọc kín để đảm bảo tốt nhất tránh điện giật và bảo vệ tránh hoàn toàn ảnh hưởng bên ngoài.
Với tủ điện tổng ta sử dụng các máy cắt bằng khí.Tủ máy cắt dòng cắt định mức lớn, có vỏ bọc kim loại tránh sự xâm nhập từ bên ngoài, đóng cắt trong chân không và cách điện bằng khí SF6.
Dòng điện lớn nhất đi qua tủ chính phía 22kV là dòng sự cố khi cắt 1 máy biến áp:
Icb= = *103 = 2,3146 (kA)
Tủ máy cắt lộ tổng 22kV
Tương tự với chọn thanh cái phía 110kV. Ta chọn được thanh cái cho các tủ
- Thanh cái: Cu, 2000A
- Máy cắt khí SF6 hoặc chân không, dòng điện định mức là : 2000A
- Điện áp định mức : 23kV
Tủ máy cắt liên lạc 22kV - Thanh cái: Cu, 2000A
- Máy cắt khí SF6 hoặc chân không, dòng điện định mức là : 2000A
- Điện áp định mức : 23kV
Tủ máy cắt lộ đi
- Thanh cái: Cu, 2000A
- Máy cắt khí SF6, dòng điện định mức là : 630A
Ta có bảng 3.17: Thống kê các thiết bị đã chọn trong trạm biến áp như sau
ST T
Tên thiết bị Đơn vị Số lượng
Thiết bị phía 110kV
1 MBA 3 pha 110kV – 63 MVA Máy 1
2 Máy cắt 3 pha SGF-123n Máy 5
3 Dao cách ly 3 cực Poh-110/6000 Bộ 8
4 Biến điện áp 1 pha HK� – 220 Bộ 8
5 Biến dòng điện Bộ 15
6 Thanh cái ống nhôm Φ80/70 Thanh 3
7 Sứ cách điện OHC-110/300 Quả 12
8 Chống sét van Varisil HTS 96 Bộ 2
9 Chống sét van Varisil HTS 72 Bộ 1
Thiết bị phía 22kV
1 Tủ máy cắt lộ tổng 22kV Tủ 2
2 Tủ máy cắt xuất tuyến 22kV Tủ 20
3 Tủ máy cắt liên lạc 22kV Tủ 1
3 Chống sét van Varisil HTS 42 Bộ 3
4 Dao cách ly ngoài trời 22kV PrB III 35/400 Bộ 2
CHƯƠNG 4 : HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG CHO TRẠM BIẾN ÁP 4.1 Hệ thống chiếu sáng cho trạm biến áp
Hệ thống chiếu sáng gồm chiếu sáng ngoài trời và chiếu sáng trong nhà
1.1.1 Chiếu sáng ngoài trời
- Dùng đèn cao áp hơi Natri 220V- 400W và có khóa bảo vệ ngoài trời, lắp đặt ở độ cao 12m so với cốt hoàn thiện. Vị trí lắp đèn treo trên tường nhà điều khiển. Tại khu vực đường đi lại sân phân phối sử dụng các cột đèn cần liền đơn, bóng thủy ngân cáo áp 220V, 250W.
- Chiếu sáng trang trí trước mặt nhà điều khiển phân phối bằng các cột chiếu sáng chùm 05 nhánh chụp cầu D400, bóng compact 220V 27W.
- Chiếu sáng trang trí khu cổng chính và hàng rào thoáng mặt trước sử dụng đèn chụp cầu D400 ngoài trời, bóng compact 220V 27W.
1.1.2 Chiếu sáng trong nhà
- Bố trí hệ thống chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố độc lập. Chiếu sáng làm việc sử dụng nguồn 220V AC, chiếu sáng sự cố sử dụng nguồn 220V DC khởi động bằng rơle điện áp 16A - 250V.
+ Chiếu sáng làm việc: đèn huỳnh quang máng tản quang lắp nổi 2x40W, đèn tường bóng compact 40W. Hành lang, wc, và mặt sau tủ bảng sử dụng đèn ốp trần/tường chụp thủy tinh compact 22W, đèn huỳnh quang máng tản quang lắp nổi 2x40W. Phòng ắc quy sử dụng đèn ốp trần chụp thủy tinh chống nổ bóng sơi đốt 100W.
+ Chiếu sáng sự cố: sử dụng đèn ốp trần/tường chụp thủy tinh bóng sợi đốt 40W
4.2 Hệ thống điều hòa nhiệt độ
Để đảm bảo môi trường làm việc cho các thiết bị trong trạm biến áp đặc biệt là các thiết bị bảo vệ dùng kỹ thuật số, trong các phòng phân phối và điều khiển được bố trí các điều hoà nhiệt độ với mật độ 200BTU/h/m3. Ngoài ra tại các phòng làm việc cũng được bố trí các điều hoà nhiệt độ với mật độ 150BTU/h/m3.
4.2.1 Phòng điều khiển
- Kích thước: 10,5m * 8,7m * 3,6m = 329m3
- Công suất điều hoà: 329 * 200 = 65800BTU/h - Chọn 3 điều hoà 24000BTU/h
4.2.2 Phòng phân phối
- Kích thước: 21m * 8,7m * 3,9m = 712m3
- Công suất điều hoà: 712 * 200 = 142400BTU/h - Chọn 3 điều hoà 48000BTU/h
4.2.3 Phòng họp
- Kích thước : 6,59 m * 3,5m * 3,6m = 83m3
- Công suất điều hoà yêu cầu: 83 * 150 = 12450BTU/h - Chọn 1 điều hoà 18000BTU/h
4.2.4 Phòng làm việc
- Kích thước : 6,59 m * 3,5m * 3,6m = 83m3
- Công suất điều hoà yêu cầu: 83 * 150 = 12450 BTU/h - Chọn 1 điều hoà 18000BTU/h
4.3 Hệ thống điện tự dùng
4.3.1 Phụ tải tự dùng trong trạm biến áp
Bảng 4.1 : Thống kê phụ tải tự dùng trong trạm biến áp
STT Tên phụ tải Công suất đặt (kW) Cos Hệ số đồng thời C.S. sử dụng P(kW) Q(kVAr) 1 Chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, điều
hòa, thông gió, phụ tải sinh hoạt
54,8 0,85 0,75 41,10 25,48
2 Bơm nước 30 0,85 0,4 18 11,15
3 Quạt mát máy biếnáp 20 0,84 0,85 17,00 10,98
4 Bộ nạp 220V 40 0,86 0,35 14 8,31
5 Điều chỉnh điện ápMBA 2,5 0,78 0,1 0,25 0,20
6 Dự phòng phụ tảisinh hoạt 10 0,85 0,8 8,00 4,96
4.3.2 Chọn công suất MBA tự dùng
Nguồn tự dùng luôn phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các thiết bị trong tram biến áp. Vậy nên công suất của MBA tự dùng STD �Stải TD Max .Giả sử một thời điểm nào đó ta sử dụng tất cả các phụ tải tự dùng trong trạm biến áp,
- Công suất tự dùng theo tính toán là:
2 2
98,35 61, 08 115,78( )
tt
S kVA
- Căn cứ vào công suất tự dùng yêu cầu của trạm, đặc điểm của trạm biến áp là cần phải dự phòng 100% công suất nên chọn 2 máy biến áp tự dùng cho trạm (Do yêu cầu đảm bảo cung cấp điện dự phòng liên tục cho các thiết bị trong trạm )
- Chọn MBA 3 pha 2 cuận dây do công ty thiết bị điện Đông Anh – Việt Nam chế tạo với thông số chính như sau
Bảng 4.2 : Thông số kỹ thuật của MBA tự dùng 22kV
Loại máy biến áp Sđm (kVA) Điện áp (kV) Tổn thất (kW) UN % I0 % Cao Hạ P0 PN 3 pha, 2 cuộn dây, ngoài trời 160 2322,5% 0,4 1,2 4,1 5,5 6,0 4.3.3 Các thiết bị đi kèm
Cáp điện cho MBA tự dùng
Tương tự như phần trên, ta tiếp tục chọn cáp theo tiêu chuẩn kinh tế
Imax =(A) Fmax = (mm2)
Sơ bộ chọn cáp đồng cách điện XLPE do ALCATEL chế tạo tiết diện 1x50 mm2
Kiểm tra
Dòng điện lâu dài cho phép của cáp là 204(A) K�*Kn*n Kn : Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp ( Kn = 0,92) Nhiệt độ cho phép trong đất 65oC, có K� = 0,95 n: Số cáp trong 1 rãnh
Ilvcb = 1,2*4,2 (A) Cáp được chọn thỏa mãn
Tủ điện cho MBA tự dùng
- Thanh cái : Cu, 2000A
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP
5.1 Khái quát chung về rơ le
Trong quá trình vận hành hệ thống điện, có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế độ làm việc không bình thường của các phần tử. Chúng có thể gây nên hỏng các thiết bị điện hay mất cân bằng hệ thống điện. Để giảm bớt hậu quả do các tình trạng sự cố gây nên cần nhanh chóng loại bỏ phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Bảo vệ rơ le là thiết bị có chức năng phát hiện và loại bỏ các phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện.
- Mục đích bảo vệ rơ le
- Nhanh chóng loại trừ sự cố để hệ thống cung cấp điện làm việc an toàn
- Báo tín hiệu cho nhân viên vận hành về tình trạng làm việc không bình thường của hệ thống, thiết bị
- Phối hợp với các thiết bị tự động hóa để thực hiện các phương thức vận hành như tự động đóng lặp lại, tự động đóng nguồn dự trữ …
- Yêu cầu cơ bản
- Tác động nhanh : Giảm thời gian sự cố và phạm vi sự cố. Trong tình trạng làm việc không bình thường cho phép trì hoãn thời gian
- Chọn lọc : Mục đích của bảo vệ là loại trừ phần tử sự cố ra khỏi hệ thống. Vì vậy bảo vệ yêu cầu phải chọn lọc, chính xác nếu không có thể dẫn tới hậu quả ngoài ý muốn
- Tin cậy : Khi xảy ra sự cố bảo vệ tác dộng đúng thời gian đã chỉnh định
- Nhậy : Độ nhạy của bảo vệ phản ánh khả năng phản ứng của nó với mọi mức độ của sự cố.
- Các loại bảo vệ rơ le
- Với đường dây trung áp, ta dùng các loại bảo vệ sau : + Quá dòng điện cắt nhanh hoặc có thời gian
+ Quá dòng điện có hướng
+ So lệch dùng cáp thứ cấp chuyên dụng + Khoảng cách
- Với đường dây cao áp và siêu cao áp + So lệch dòng điện
+ Khoảng cách + So sánh tín hiệu + So sánh pha
+ So sánh hướng ( công suất hoặc dòng điện )
- Bảo vệ máy biến áp + So lệch có hãm + Khoảng cách
+ Quá dòng có thời gian ( chính xác hoặc dự phòng tùy theo công suất ) + Quá dòng thứ tự không
+ Rơ le khí + Quá dòng điện + Hình ảnh nhiệt + Chống quá bão hòa - Điều kiện chọn rơ le
- Đối với các rơ le quá dòng điện : Dòng điện khởi động của bảo vệ được chọn theo điều kiện sau :
IN min > I kđ = (5-1) Trong đó : Ilv max : Dòng điện làm việc lớn nhất đới với phần tử được bảo vệ Km : Hệ số mở máy ( khởi động ) của các phụ tải động cơ có dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ. Tùy theo tỉ lệ của phụ tải động cơ trong dòng điện tổng qua chỗ đặt bảo vệ và loại động cơ được sử dụng mà hệ số Km có thể lấy trong khoảng 2 – 5
Kat : Hệ số an toàn, thường lấy trong khoảng 1,1( với rơ le tĩnh và rơ le số ) đến 1,2 ( với rơ le điện cơ )
Kv : Hệ số trở về, với các rơ le điện cơ Kv = 0,85 – 0,9; với rơ le số Kv = 1
IN min : Dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đảm bảo cho rơ le còn khởi
động được. Khi xác định trị số của INmin cần lưu ý đến chế độ làm việc của hệ thống, cấu hình của lưới điện, vị trí của điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch.
Hệ số độ nhạy
- Đối với bảo vệ cắt nhanh : Dòng khởi động của bảo vệ phải lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất ở ngoài vùng bảo vệ
Ikđ > IN.max.ng (5-3) Trong đó IN.max.ng : Dòng ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ
Hệ số độ nhạy
KN = (5 - 4)
- Đối với bảo vệ so lệch : Trong chế độ làm việc bình thường và ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, dòng điện làm việc sẽ bé hơn nhiều so với dòng điện hãm nên rơ le so lệch ko làm việc. Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng điện ở một đầu sẽ đổi chiều, lúc bấy giờ ILV > IH nên rơ le so lệch sẽ làm việc.
- Đối với bảo vệ khoảng cách : Được sử dụng rộng rãi để bảo vệ các đường dây tải điện, thường có nhiều vùng tác động khác nhau. Các vùng tác động về phía trước làm nhiệm vụ dự phòng cho nhau và dự phòng cho các đoạn liền kề.
5.2 Lựa chọn loại bảo vệ rơle cho trạm biến áp
5.2.1 Tủ điều khiển - bảo vệ các ngăn đường dây 110kV
Trang bị các bộ điều khiển bảo vệ chính sau: Bộ bảo vệ chính : Bảo vệ so lệch dọc đường dây - Bảo vệ so lệch dọc đường dây –F87L
- Bảo vệ khoảng cách –F21/21N
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian –F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian –F50/51N - Tự động đóng lặp lại đường dây có kiểm tra đồng bộ –F79/25 - Bảo vệ chống hỏng hóc máy cắt –F50BF
- Giám sát mạch cắt –F74
- Chức năng thông tin phối hợp bảo vệ với đầu đối diện –F85 - Chức năng xác định điểm sự cố –FL
- Chức năng ghi sự cố –FR
Trong đó, rơle bảo vệ so lệch dọc đường dây F87L tại tủ +CRP1 phải tương thích với rơle F87L đã có sẵn tại ngăn lộ 172 TBA 110kV E1.25 Mỹ Đình
Bộ bảo vệ dự phòng: Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng tích
hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian –F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian –F50/51N - Bảo vệ chống hỏng hóc máy cắt –F50BF
- Bảo vệ quá áp và thấp áp –F27/59 - Giám sát mạch cắt –F74
- Chức năng ghi sự cố –FR
- Chức năng thông tin phối hợp bảo vệ với đầu đối diện –F85
5.2.2 Bảo vệ, đo lường ngăn cầu 110kV
Trang bị các bộ điều khiển bảo vệ chính sau:
a) Trang bị 02 bộ bảo vệ so lệch thanh cái cho phân đoạn 1 và phân đoạn 2 thanh cái 110kV : F87BB
b) Trang bị 01 bộ bảo vệ quá dòng tích hợp các chức năng sau : - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian F50/51N - Giám sát mạch cắt F74
- Chức năng kiểm tra đồng bộ F25
5.2.3 Bảo vệ, đo lường các ngăn máy biến áp
a) Bộ bảo vệ chính máy biến áp: Bộ bảo vệ so lệch có hãm máy biến áp 3 pha tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ so lệch máy biến áp -F87T,
- Bảo vệ chống chạm đất bên trong MBA -F64,
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51 & F50/51N
- Bảo vệ quá tải -F49, - Giám sát mạch cắt -F74.
b) Bộ bảo vệ dự phòng phía cao áp máy biến áp :Trang bị bộ bảo vệ quá dòng tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51 & F50/51N,
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt -F50BF, - Giám sát mạch cắt -F74.
c) Bộ bảo vệ dự phòng phía trung áp máy biến áp :Trang bị bộ bảo vệ quá dòng tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51 và F50/51N, F50/51G,
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt -F50BF, - Giám sát mạch cắt -F74.
5.2.4 Bảo vệ các ngăn đường dây phía 22k - Bảo vệ quá dòng hai cấp tác động (F50/51)
- Bảo vệ quá dòng chạm đất hai cấp tác động (F50/51N)
- Rơ le giám sát mạch cắt (F74)
- Bảo vệ tự động đóng lặp lại (F79)