YÊU CẦU KỸ THUẬT THIẾT KẾ TRẠM

B. PHƯƠNG ÁN B

1.2. YÊU CẦU KỸ THUẬT THIẾT KẾ TRẠM

1.2.1. Vị trí đặt trạm biến áp

- Phải phù hợp với quy hoạch mạng điện - Phù hợp quy hoạch phát triển kinh tế xã hội - Thỏa mãn xuất tuyến vào ra

- Có khả năng vận chuyển thiết bị, vật liệu xây dựng tổ chức thi công - Phù hợp với cảnh quan môi trường

1.2.2. máy biến áp

- Phía hộ tiêu thụ điện có công suất sử dụng từ 80kW hoặc máy biến áp có dung lượng từ 100kW trở lên phải đảm bảo cosφ≥0,85 tại điểm đặt công tơ mua bán điện. Nếu cosφ<0,85

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 84 SVTH: Ngô Đức Quyết

thì phải đặt thiết bị bù công suất phản kháng hoặc mua thêm công suất phản kháng trên hệ thống điện của phía cung cấp.

- Cấp điện áp trạm được lựa chọn trên cơ sở mạng điện hiện tại và kế hoạch phát triển ở khu vực cũng như nhiệm vụ của trạm.

- Ở chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện, máy biến áp đến 35kV phải có điều chỉnh điện áp trong phạm vi 5% điện áp danh định.

1.2.3.Kết cấu trạm

Tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật ta có thể lựa chọn: trạm treo, trạm giàn, trạm trụ, trạm

nền.. sử dụng cột bê tông cốt thép, cột thép khung, cột thép đơn. Móng máy biến áp đối với trạm nền, trạm kín sử dụng móng bản.

1.2.4. Bảo vệ

- Đặt máy cắt đầu vào trong trường hợp: đầu vào các trạm từ 35kV có công suất lớn hơn 1600kvA.

- Nên dùng cầu chì tự rơi hoặc cầu chảy cao áp phối hợp cầu dao phụ tải và/hoặc dao cách ly để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp 35kv trở xuống và các bộ tụ điện.

- Trạm biến áp ngoài trời điện áp 22kV trở lên phải được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Không cho phép bố trí kim thu sét trên kết cấu trạm biến áp ngoài trời trong phạm vi nhỏ hơn 15 mét kể từ máy biến áp được nối bằng thanh dẫn mềm hoặc thanh dẫn trần đến máy điện quay; thanh dẫn trần vào cột đỡ dây dẫn mềm nối vào máy điện quay. Không cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp đối với trạm biến áp điện áp 22-35kV ngoài trời có máy biến áp công suất mỗi máy đến 1600kVA và không phụ thuộc vào số giờ sét trong năm.

- Nhà đặt trạm biến áp nên được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Mái nhà đặt trạm biến áp bằng kim loại phải được nối đất.

- Dây chống sét của đường dây trên không điện áp 35kV không được nối vào kết cấu nối đất của trạm biến áp ngoài trời.

- Dây chống sét của đường dây trên không không được phép kéo vào trạm, dừng lại ở cột cuối đường dây.

- Điện trở nối đất của cột cuối đường dây trên không 35kV trước trạm không được lớn hơn 10Ω.

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 85 SVTH: Ngô Đức Quyết

-Trạm biến áp 6kV trở lên có nối với đường dây trên không phải đặt chống sét van. Khi chon chống sét van phải phối hợp đặc tính bảo vệ của nó với cách điện của thiết bị và điện áp dập tắt phóng điện của chống sét van phải phù hợp với điện áp tại vị trí đặt chống sét.

- Chống sét van trung áp lắp đặt gần đầu cực máy biến áp - Chống sét van hạ áp lắp đặt gần đầu cực máy biến áp

- Aptomat được lắp đặt ở các xuất tuyến từ tủ phân phối. Áptômát cần phải lắp các tấm vách ngăn cách điện giữa các pha ở cả 2 phía đầu vào và đầu ra để tránh chạm chập.

1.2.5. Tiếp địa trạm

- Nối đất thiết bị điện áp đến 1kV trung tính nối đất trực tiếp

Trị số điện trở nối đất của trung tính máy biến áp của nguồn điện một pha ở bất kỳ thời điểm nào trong năm không được lớn hơn 2Ω,4Ω tương ứng với điện áp dây của nguồn điện ba pha là 660V, 380V hoặc tương ứng với điện ap nguồn điện một pha là 380V, 220V. Điện trở nối đất của các nối đất nối đất của các cọc nối đất đặt gần sát trung tính của máy biến áp không được lớn hơn 15Ω, 30Ω tương ứng với giá trị điện áp như trên.

Khi điện trở suất của đất lớn hơn ρ=100(Ωm), cho phép tăng điện trở nối đất lên 0,01ρ lần, nhưng không được lớn hơn 10 lần.

-Nối đất thiết bị điện áp đến 1kV trung tính cách ly

Đối với thiết bị điện có trung tính cách ly, trị số điện trở nối đất của thiết bị đi ện không được lớn hơn 4Ω.

Nếu công suất của máy biến áp từ 100kVA trở xuống thì điện trở nối đất không được lớn hơn 10Ω.

Trường hợp các máy biến áp làm việc song song với tổng công suất của chúng không lớn hơn 100kVA thì trị số điện trở nối đất không được lớn hơn 10Ω.

.- Các cực nối đất gồm có các thanh kim loại tròn, dẹt, các ống hoặc kết hợp các loại trên hoặc là các bộ phận nối đất tự nhiên như cọc hay móng của công trình. Tại những nơi dễ bị ăn mòn, các điện cực của trang bị nối đất phải được mạ đồng hoặc kẽm. Trường hợp đặc biệt ở những nơi có nhiều chất ăn mòn kim loại mạnh ngoài việc mạ trên còn phải tăng tiết diện của điện cực của trang bị nối đất và phải có chế độ kiểm tra thường xuyên.

- Khi sử dụng các thanh để nối đất, trừ nền đá, chúng nên được đóng vào lớp đất không phải đất đắp, đất lấp hoặc là loại đất dễ bị khô.

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 86 SVTH: Ngô Đức Quyết

- Điện cực chon trong đất của trang bị nối đất không được quét nhựa đường hoặc các loại sơn cách điện khác. Không cho phép bụi than cốc tiếp xúc với các điện cực bọc đồng do tính chất ăn mòn nguy hiểm của chúng. Không nên nhồi muối vào đất xung quanh các cực nối đất.

1.2.6. Dây dẫn điện, thanh cái và cáp

- Thiết bị và dây dẫn của mạch điện phải chọn t heo dòng điện ngắn mạch lớn nhất chạy qua.

Không xét trường hợp các pha khác nhau đồng thời chạm đất ở 2 điểm khác nhau.

- Khoảng cách giữa các phần không bọc cách điện được lắp cố định với các cự tính khác nhau, cũng như giữa chúng và với các bộ phận bằng kim loại không mang điện không bọc không bọc cách điện phải đảm bảo không nhỏ hơn 20mm theo bề mặt của vật cách điện và 12mm trong không khí.

Từ các bộ phận mang điện không bọc cách điện đến các hàng rào chắn phải đảm bảo khoảng cách không nhỏ hơn: 100mm với rào bằng lưới và 40mm với rào bằng tấm kính có thể tháo gỡ được.

- Trong tủ bảng điện đặt ở các gian khô ráo, các dây dẫn không có lớp bảo vệ cơ học nhưng có bọc cách điện chịu được điện áp làm việc 660V trở lên có thể đặt trên bề mặt kim loại đã được bảo vệ chống ăn mòn và đặt sát nhau.

- Dây dẫn và thanh dẫn trần dùng để nối đất có thể không cần cách điện.

- Các dây pha và dây trung tính của máy biến áp đến bảng điện phân phối điều khiển thường thực hiện bằng thanh dẫn. Độ dẫn điện của thanh dẫn trung tính phải không nhỏ hơn 50% của thanh dẫn pha. Nếu sử dụng cáp để thay thế các thanh dẫn thì phải dùng cáp 4 ruột.

1.2.7. Đấu nối lên dây trung áp

- Dự kiến điểm đấu nối vào hệ thống điện cấp điện áp ở điểm đấu nối, trang bị tại điểm đấu nối.

Trạm được xây dựng xong cần phải được thử nghiệm, nghiệm thu bàn giao và đưa vào vận hành.

- Đấu nối lên đường dây trung áp dùng cụm đấu rẽ dây (trần hoặc bọc) và kẹp để thuận tiện trong việc sữa chữa, bảo dưỡng sau này.

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 87 SVTH: Ngô Đức Quyết

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG ĐOẠN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

2.1. Tập hợp sử lý thông tin cơ sở, lựa chọn quy mô trạm

Thông tin cơ sơ gồm: thông tin chung về dự án(xuất xứ, quy mô, địa điểm dự án, văn bản pháp lý, cơ sở lập dự án); thông tin mạng điện khu vực(hiện trạng kinh tế xã hội, hiện trạng dùng điện, hệ thống điện, quy hoạch, cơ sở dự báo phụ tải đã có, dự báo phụ tải của dự án trạm); thông tin về khu vực địa điểm(địa điểm khả thi, điều kiện tự nhiên, đường giao thông, liên lạc.. thông tin được xử lý từ đó xác định được quy mô trạm, đưa ra địa điểm khả thi.

2.2. Lựa chọn địa điểm trạm

- Phân tích điều kiện các địa điểm - Thiết lập các chỉ tiêu so sánh - So sánh lựa chọn địa điểm

- Mô tả điều kiện tự nhiên địa điểm được chọn

2.3. Lựa chọn giải pháp công nghệ và xây dựng

- Giải pháp phần điện: sơ đồ nối điện chính; đặc tính kỹ thuật của thiết bị. - Giải pháp phần xây dựng: tổng mặt bằng; các bản vẽ.

- Tổ chức quản lý vận hành, tổ chức thi công, hạn chế tác động đến môi trường.

2.4. Tổng mức đầu tư/tổng dự toán

-Lập tổng kê thiết bị-vật liệu để có bảng thống kê - Lập đơn giá thiết bị, lập tổng mức đầu tư

2.5. Đánh giá kinh tế, phân tích tài chính

- Đánh giá kinh tế: xác định các chỉ tiêu kinh tế và xem xét lợi ích khi dự án được thực hiện

-Phân tích tài chính dự án: +Xác định chỉ tiêu tài chính

+Tính toán nguồn vốn,sử dụng cân bằng nguồn vốn trong suốt dự án +cân bằng thu chi trong suốt dự án(báo cáo thu nhập)

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 88 SVTH: Ngô Đức Quyết

CHƯƠNG 3

ÁP DỤNG THIẾT KẾ MỘT TRẠM BIẾN ÁP 22/0,4kV

Khi tính toán cung cấp điện cho một cụm dân cư, một khu phố hay 1 khu công nghiệp thì trạm biến áp là một trong nhưng thiết bị quan trọng trong hệ thống cung cấp điện.

3.1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN, CHỌN MÁY BIẾN ÁP 3.1.1. Xác định phụ tải tính toán 3.1.1. Xác định phụ tải tính toán

Theo nhiệm vụ thiết kế trạm hạ áp cho một khu dân cư với công suất đặt cho trước là 500(kVA)

Ta có công thức tính toán công suất phụ tải như sau: Spt tt = Sđ kpt cos tb

Trong đó : Sđ = 500kVA là tổng công suất đặt . kpt = 1,25 là hệ số phát triển (dự phòng). cos tb = 0,85 là hệ số công suất trung bình. Từ đó ta tính được : Spt tt =500. 1,25. 0,85=500kVA

3.1.2. Chọn máy biến áp

Công suất máy biến áp chọn phải thỏa mãn: SB≥Spt tt=500kVA

Vậy ta sẽ chọn máy biến áp loại ABB 500 – 22/0,4 kV có thông số kĩ thuật như sau

Bảng 3.1. Thông số máy biến áp

Loại Sđm (kVA) UC (kV) UH (kV) P0 (W) PN (W) UN% Tổ đấu dây ABB 500 22 0,4 1000 7000 4 Y/Yo-0

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 89 SVTH: Ngô Đức Quyết

3.2.SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ,KHÍ CỤ ĐIỆN 3.2.1. Sơ đồ đấu điện trạm biến áp

Hình 3.1.Sơ đồ đấu dây trạm biến áp giàn 22/0,4kV

Chú thích :

1 – Máy biến áp . 2 – Cầu chì tự rơi . 3 – Chống sét van .

7 8 2 3 1 5 15 00 15 00 28 00 32 00 14 00 12 00 0 9 11 10 12 15 00 7 6 4 1 2600 750 750 1 0 0 13 6

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 90 SVTH: Ngô Đức Quyết

4 – Cầu dao phụ tải . 5 – Sứ cách điện . 6 – Thanh dẫn đồng . 7 – Tủ hạ thế . 8 – Cáp hạ thế lộ tổng . 9 – Giàn thao tác . 10 – Ghế sửa chữa . 11 – Thang trèo . 12 – Tay truyền động . 13 – Ống dẫn cáp hạ áp .

3.2.2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện

3.2.2.1. Chọn các thiết bị điện cao áp

MBA: 500kVA - 22/0,4kV, có dòng điện định mức phía cao áp là:

Iđm B = mB lvmax mC S 500 13,122A= I 3U . 3.22 đ đ  

MBA được phép quá tải 25% nên dòng điện cưỡng bức là: Ilvcb= 1,25. Ilvmax =1,25.13,122=16,402(A) Đối với các thiết bị cao áp ta chọn theo điều kiện sau:

Uđmtb ≥ Uđmmạng =22(kV) Idmtb ≥ Ilvcb =16,402 (A)

1. Chọn cầu dao phụ tải :

(Bảng 2.29 –Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV ) Ta sẽ chọn dao cắt phụ tải do ABB chế tạo có thông số sau:

Bảng 3.2. Thông số cầu dao phụ tải

2. Chọn cầu chì tự rơi :

(Bảng 2.1 –Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV ) Ta sẽ chọn cầu chì tự rơi do Chance(Mỹ) chế tạo có thông số sau :

Loại Uđm(kV) Iđm(A) IN max(kA)

IN(kA)

1s 3s

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 91 SVTH: Ngô Đức Quyết

Bảng 3.3. Thông sô cầu chì tự rơi

Loại cầu chì Uđm(kV) Iđm(A) IN(kA) Khối lượng (kg)

C710-211PB 27 100 8 9,07

3. Chọn chống sét van :

(Bảng 8.2 –Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV ) Ta sẽ chọn chống sét van do Siemens chế tạo có thông số sau :

Bảng 3.4. Thông số chống sét van

4. Chọn sứ cao thế :

(PL bảng 2.28–giáo trình hệ thống cung cấp điện) Ta sẽ chọn sứ do Nga chế tạo có thông số sau :

Bảng 3.5. Thông số sứ cao thế

Kiểu Udm(kV) Fph (kg) Upđ khô (kV) Upđ ướt (kV) Trọng lượng (kg) 0WH-35-2000 35 2000 120 80 44,6

5. Chọn thanh dẫn đồng:

(PL bảng 10.1 –Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp) Chọn tiết diện thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép:

0,882.ICPIlvcb =16,402(A)

Ở đây ta chọn thanh dẫn là các thanh đồng đặc tiết diện tròn với đường kính là 7mm ; ICP=195 A có sơn để phân biệt pha.

3.2.2.2. Chọn các thiết bị điện hạ áp

Dòng điện định mức phía hạ áp là: Ilvmax = mB

mH S 500 721, 688(A) 3U . 3.0, 4 đ đ  

Dòng điện cưỡng bức phía hạ áp là:

Ilvcb = 1,25. Ilvmax = 1,25. 721,688 = 902,11(A)

Loại Uđm (kV) IPđm(kA) Vật liệu Vật liệu vỏ

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 92 SVTH: Ngô Đức Quyết

Khi chọn các thiết bị điện hạ áp ta dựa vào những điều kiện sau: Uđm ≥ Uđmmạng = 0,4(kV)

Iđmtb ≥ Ilvcb. = 902,11(A)

1. Chọn cáp hạ thế lộ tổng từ MBA đến tủ phân phối

Do chiều dài của cáp ngắn, nên ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép. Ta có điều kiện:K1.K2.Icp≥Ilvmax=721,688 A

1.3. K1.K2.Icp≥902,11 (A) Suy ra Icp≥890,34 (A)

Với : K1 – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ,ứng với môi trường đặt cáp:

K2 – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ,kể đến số lượng cáp đi chung 1 rãnh. Cáp kép K2=0,9

Chọn 2 cáp đồng hạ áp 3 lõi+trung tính cách điện PVC, do hãng LENS chế tạo có các thông số sau (Bảng 4.23 –Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV )

Bảng 3.6. Thông số cáp hạ thế lộ tổng từ MBA đến TPP

F(mm2) d lõi(mm) dvỏ min(mm) dvỏ max(mm) r0(/km) Icp ngoài trời (A)

4x185+70 15,6/10 47,4 54,4 0,0991 450

2. Chọn Aptomat tổng

Aptomat được chọn theo điều kiện.

UđmA  Uđm mạng = 0,4(kV) IđmA  Ilvmax = 721,688 (A)

ICđmA  IN

Bảo vệ quá dòng và thao tác đóng cắt mạch hạ áp. Ta chọn áptômát tổng loại M20 có 3 cực do Merlin Gerin chế tạo. Các thông số như sau ( Tra Bảng 3.8- Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV) 1 65 35 K 0,866 65 25    

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 93 SVTH: Ngô Đức Quyết

Bảng 3.7. Thông số aptomat tổng

Loại UđmA(V) IđmA(A) ICđmA(kA)

M10 690 1000 40

3. Chọn Aptomat nhánh

Vì từ thanh cái cao áp có ba lộ ra cung cấp cho phụ tải ta coi công suất lộ là như nhau nên aptomat nhánh được chọn theo điều kiện sau:

UđmA  Uđm mạng = 0,4(kV)

IđmA  Ilvmax = 1.721, 688 240, 563(A)

3 

ICđmA  IN

Ta chọn áptômát tổng loại NS400H có 3 cực do Merlin Gerin chế tạo. Các thông số như sau (Tra Bảng 3.6- Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV)

Bảng 3.8. Thông số aptomat nhánh

4. Chọn thanh cái hạ áp

Chọn tiết diện thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép:ICPIlvcb = 902,11 A. Chọn thanh cái bằng đồng tiết diện chữ nhật có sơn màu để phân biệt pha, thông số cho bảng sau:

(Bảng 7.2 –Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV )

Bảng 3.9. Thông số thanh cái hạ áp

Kích thước(mm) F(mm2) M(kg/m) ICP(A)

50  6 300 2670 955

5. Chọn máy biến dòng :

Chọn máy biến dòng theo điều kiện sau:

Uđm ≥ Uđmmạng = 0,4k(V) 1

3

Loại UđmA(V) IđmA(A) I CđmA(kA)

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng 94 SVTH: Ngô Đức Quyết

Iđm BI≥Ilvcb. 902,11

751, 758(A) 1, 2  1, 2 

Chọn máy biến dòng hạ thế Emic có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 3.10. Thông số máy biến dòng