A. Phương án 1
1.6. Thiết lập đề án thiết kế
Công đoạn này là hệ thống các sản phẩm từ các công đoạn trước. Do tính liên kết và hệ thống, công đoạn này đòi hỏi một số công cụ xử lý chuẩn hóa và mềm dẻo, để cho ra sản phẩm cuối cùng là đề án thiết kế đạt được chất lượng và mục tiêu đã đề ra.
Công cụ chủ yếu để sử dụng trong công đoạn này là mô hình mẫu đề án và liên kết các phẩn của đề án thành tập, theo biên chế quy định và biên chế dự kiến ban đầu.
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân
30 CHƯƠNG II
31 LỰA CHỌN CẤU HÌNH VÀ BIÊN CHẾ ĐỀ ÁN THIẾT KẾ
32 TRẠM BIẾN ÁP
2.1. Lựa chọn cấu hình biên chế đề án thiết kế trạm biến áp
Biên chế đề án thiết kế kỹ thuật gồm: Phần 1: Thuyết minh.
Phần 2: Liệt kê thiết bị, vật liệu. Phần 3: Tổng dự toán.
Phần 4: Phụ lục. Phần 5: Bản vẽ.
2.2. Các nội dung chính của đề án thiết kế kỹ thuật trạm biến áp Phần 1: Thuyết minh
Chương I: Các vấn đề cơ bản
1. Cơ sở lập thiết kế kỹ thuật. 2. Mô tả dự án.
3. Địa điểm xây dựng trạm.
4. Phạm vi đề án thiết kế kỹ thuật.
5. Các tiêu chuẩn thiết kế sử dụng .trong đề án. 6. Các tài liệu cơ bản sử dụng trong đề án.
Chương II: Điều kiện tự nhiên địa điểm xây dựng trạm
1. Điều kiện địa hình. 2. Điều kiện địa chất.
3. Điều kiện khí tượn thủy văn.
Chương III: Các giải pháp công nghệ phần điện
1. Lựa chọn số lượng và công suất MBA – Lựa chọn thông số MBA. 2. Sơ đồ nối điện chính.
3. Tính ngắn mạch.
4. Lựa chọn thiết bị điện chính. 5. Hệ thống điện tự dùng. 6. Cách điện.
7. Bảo vệ chống sét. 8. Nối đất.
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 9. Hệ thống chiếu sáng.
10. Phương thức bảo vệ rơ le. 11. Đo lường, điều khiển, tín hiệu. 12. Hệ thống thông tin liên lạc.
13. Quy cách kỹ thuật thiết bị điện chính.
Chương IV: Các giải pháp xây dựng
1. Bố trí tổng mặt bằng và san nền.
2. Giải pháp kết cấu phần phân phối ngoài trời. 3. Giải pháp kết cấu điều khiển và phân phối. 4. Cổng, hàng rào và cây xanh.
5. Hệ thống đường giao thông trong trạm và đường vào trạm. 6. Hệ thống cấp, thải nước và thoát dầu sự cố.
7. Hệ thống thông gió và điều hòa nhiệt độ. 8. Hệ thống phòng chữa cháy nổ.
9. Các biện pháp phòng chống ảnh hưởng tác động của môi trường đối với công trình.
Chương V: Đấu nối các đường dây vào trạm
1. Đấu nối phía cao áp.
2. Đấu nối phía trung áp (nếu có).
Chương VI: Biện pháp hạn chế ảnh hưởng của công trình đến môi trường
1. Giải tỏa mặt bằng, đền bù và di dân. 2. Xử lý nước thải và chất thải.
3. Chống ồn.
4. Các ảnh hưởng điện trường.
5. Các biện pháp cảnh báo tai nạn về điện.
Chương VII: Hệ thông tin liên lạc
1. Các yêu cầu thông tin liên lạc.
2. Phương án tổ chức thông tin liên lạc. 3. Các giải pháp kỹ thuật chính.
4. Nối đất, phòng chống cháy.
5. Quy cách kỹ thuật thiết bị, vật tư kỹ thuật thông tin liên lạc.
Chương VIII: Tổ chức quản lý vận hành
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 2. Trang thiết bị phục vụ quản lý vận hành.
3. Khu nhà ở của công nhân viên. 4. Công tác chuẩn bị sản xuất.
Chương IX: Tổ chức xây dựng trạm
1. Các hạng mục công trình cần thi công. 2. Tổng mặt bằng thi công.
3. Nguồn cung cấp vật tư, thiết bị, vật liệu. 4. Biện pháp thi công và xe máy thi công. 5. Tiến độ thi công.
6. Kỹ thuật an toàn thi công.
Chương X: Tổng dự toán và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
1. Tổng dự toán.
2. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Chương XI: Kết luận và kiến nghị
Phần 2: Liệt kê thiết bị, vật liệu
I. Thiết bị phần điện 1. Máy biến áp lực. 2. Thiết bị cao thế. 3. Thiết bị trung thế. 4. Dây dẫn. 5. Cách điện.
6. Phụ kiện đấu nối. 7. Tủ bảng điện.
8. Cáp lực và phụ kiện. 9. Cáp kiểm tra và phụ kiện. 10. Acqui và phụ kiện. 11. Thiết bị thông tin.
12. Thiết bị, vật liệu chiếu sáng.
13. Thiết bị, dụng cụ quản lý vận hành.
II. Phần xây dựng
III. Phần đường dây đấu nối (nếu có)
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 2. Liệt kê cột và móng.
3. Liệt kê thiết bị - vật liệu phần điện. 4. Liệt kê vật liệu phần xây dựng.
Phần 3: Tổng dự toán
1. Thuyết minh. 2. Tổng hợp dự toán. 3. Giải trình phần điện.
- Bảng chi phí thiết bị nhập ngoại. - Bảng chi phí vật liệu nhập ngoại.
- Tổng hợp kinh phí phần thí nghiệm, hiệu chỉnh. - Bảng tính vật liệu, nhân công, máy thi công. - Bảng tính chi phí thí nghiệm, hiệu chỉnh. 4. Giải trinh phần xây dựng.
Phần 4: Phụ lục
1. Các văn bản pháp lý.
2. Các bảng tính ngắn mạch, chọn thiết bị, tự dùng, bảo vệ rơ le, nối đất, chống sét, ảnh hưởng điện trường, san gạt mặt bằng, điện nước thi công,…
3. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị. 4. Các đề án cơ sở.
Phần 5: Bản vẽ
Phần điện
1. Bản đồ vị trí trạm. 2. Mặt bằng bố trí trạm.
3. Sơ đồ nối trạm vào hệ thống điện/ mạng điện khu vực. 4. Mặt bằng, mặt cắt phần phân phối ngoài trời.
5. Sơ đồ bố trí tủ bảng điện.
6. Sơ đồ điện tự dùng xoay chiều và một chiều. 7. Bố trí chống sét. 8. Bố trí nối đất. Phần xây dựng 1. Tổng mặt bằng. 2. Mặt bằng san nền. 3. Mặt bằng xây dựng.
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 5. Kết cấu nhà phân phối và điều khiển.
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân
33 CHƯƠNG III
34 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý trạm biến áp
3.1.1. Chọn loại máy biến áp
MBA hiện tại chủ yếu là đặt ngoài trời, chỉ trong một số trường hợp đặc biệt mới sử dụng MBA đặt trong nhà.
Về loại máy có các loại sau: - MBA khô
- MBA dầu tuần hoàn tự nhiên ONAN
- MBA dầu tuần hoàn không khí cưỡng bức ONAF - MBA làm mát bằng dầu và nước cưỡng bức OFWF - MBA nạp khí trơ
3.1.2. Lựa chọn điện áp danh định dây quấn và nấc điều chỉnh điện áp
Điện áp danh định của dây quấn máy biến áp được chọn theo điện áp danh định của hệ thống, có xem xét đến sự cần thiết điều chỉnh điện áp. Giá trị điển hình như sau:
Phía sơ cấp, thường chọn theo hai trường hợp sau: - Trường hợp chung: U1n = 1,05.Un
- Trường hợp riêng: U1n = Un
trong đó: U1n – điện áp danh định sơ cấp Un – điện áp danh định hệ thống
Phía thứ cấp, thường chọn như sau: U2n = 1,05.Un trong đó: U2n – điện áp danh định thứ cấp.
Để nâng cao khả năng điều chỉnh điện áp trong hệ thống, MBA cần bố trí đầu phân áp cho các dây quấn. Với MBA hai dây quấn, có thể chọn một trong các loại hình sau:
a. Điều chỉnh dưới tải sơ cấp / điều chỉnh không tải thứ cấp. b. Điều chỉnh dưới tải sơ cấp / không điều chỉnh thứ cấp. c. Không điều chỉnh sơ cấp / điều chỉnh không tải thứ cấp. d. Không điều chỉnh sơ cấp / điều chỉnh dưới tải thứ cấp. e. Điều chỉnh không tải sơ cấp / điều chỉnh không tải thứ cấp. f. Điều chỉnh không tải sơ cấp / không điều chỉnh thứ cấp. Mức điều chỉnh không tải thường là: Un 2 x 2,5%.
Mức điều chỉnh dưới tải thường là: Dạng 1 - Un 9 x 1,78% Dạng 2 - Un 8 x1,25%
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân Dạng 3 - Un 6 x 2%
Dạng 4 - Un 4 x 2,5%
3.1.3. Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp
Phương thức điều chỉnh có thể chọn một trong ba cách là điều chỉnh không tải, điều chỉnh có tải, không điều chỉnh.
Với MBA trung gian và phân phối, phía sơ cấp thường là điều chỉnh không tải 2 x 2,5%, phía thứ cấp thường là không điều chỉnh.
3.1.4. Chọn tổ dấu dây
Lựa chọn A: YNynO d11, trong đó: d là dây quấn phụ đấu tam giác. Lựa chọn B: YNd11 + máy biến áp tạo trung tính.
Nên ưu tiên lựa chọn A, vì vừa kinh tế, vừa tin cậy, lại thỏa mãn được nhu cầu tổ dấu dây trong vận hành song song MBA.
3.1.5. Lựa chọn các thông số khác
Các thông số khác như uk%, i0%, p0, pk chọn theo tiêu chuẩn IEC 76 và sổ tay quy cách kỹ thuật MBA.
3.2. Tính ngắn mạch và chọn thiết bị
3.2.1. Tính ngắn mạch
Đối với thiết kế trạm, tính ngắn mạch chỉ để phục vụ chọn thiết bị. Do đó, chỉ cần tính chế độ ngắn mạch ba pha N(3) cực đại. Thông thường, dòng ngắn mạch ba pha trên thanh cái nhận điện IN.max(3) đã cho trước, chẳng hạn, từ tổng sơ đồ, hoặc do điều độ quốc gia, điều độ miền cấp. Trong trường hợp không có, phải thực hiện bài toán tính ngắn mạch trên HTĐ để xác định.
3.2.2. Chọn thiết bị điện
Chọn thiết bị điện chủ yếu là thiết bị phân phối như thiết bị đóng cắt, dây dẫn, cách điện, biến áp đo lường, kháng điện, tụ bù…
Các chỉ tiêu cơ bản lựa chọn là: a. Kiểu lắp đặt: ngoài trời / trong nhà
Loại thiết bị: một chiều / đơn pha / ba pha.
b. Điện áp cao nhất của thiết bị - theo tiêu chuẩn IEC 38 và IEC 71. c. Tần số danh định, ở Việt Nam là 50 Hz.
d. Dòng điện danh định.
Dòng điện danh định chọn theo sổ tay tra cứu quy cách thiết bị, thỏa mãn điều kiện sau:
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân e. Mức cách điện, gồm: điện áp chịu tần số công nghiệp và điện áp chịu xung sét / xung thao tác (IEC-71).
f. Dòng điện chịu ngắn mạch g. Các thông số đặc trưng
3.3. Đo lường, điều khiển, bảo vệ, tự động
3.3.1. Đo lường
a. Đo lường MBA
Về nguyên tắc, MBA phải bố trí để đo: - Dòng điện sơ / thứ cấp.
- Công suất P sơ và / hoặc thứ.
- Công suất Q hoặc hệ số công suất sơ cấp – với máy nhỏ không cần hạng mục này.
- Điện năng hữu dụng và vô dụng sơ cấp. b. Đo lường các ngăn đến và đi
- Dòng điện.
- Công suất P (và Q khi cần thiết). - Điện năng A (và Ar khi cần thiết). c. Thanh cái
- Điện áp.
Khi cần thiết, phải đo tần số. d. Phân đoạn / liên lạc
- Đo dòng điện.
3.3.2. Điều khiển
Có ba hệ thống điều khiển có thể lựa chọn:
Điều khiển tại chỗ: áp dụng cho các trạm nhỏ (phụ tải, trung gian công suất nhỏ), vì các đường dây phân phối không quan trọng ở các trạm lớn. Thiết bị đóng cắt có thể là cầu dao, aptomat, máy cắt, dao cắt tải.
Điều khiển khoảng cách: (điều khiển tập trung): áp dụng cho các trạm lớn. Các thiết bị đóng cắt chính được điều khiển từ phòng điều khiển.
Điều khiển xa: áp dụng cho hệ SCADA (tự động giám sát, kiểm tra trên hệ thống điện).
3.3.3. Bảo vệ rơle
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân Các máy công suất lớn sử dụng bảo vệ chính là so lệch và hơi, bảo vệ dự phòng là quá dòng. Với máy công suất vừa, dử dụng bảo vệ quá dòng hai cấp 50/51 cùng bảo vệ hơi.
Phía dây quấn trung tính nối đất trực tiếp hay nối đất hiệu quả sử dụng bảo vệ dòng điện thứ tự không hai cấp, dạng 50N/51N.
MBA ở trạm có người trực cần bố trí bảo vệ quá tải bên sơ cấp ( hai dây quấn), hoặc bên sơ và thứ cấp (ba dây quấn).
Với MBA lớn (125MVA trở lên) có thể sử dụng bảo vệ khoảng cách chống sự cố ngoài thay cho quá dòng hai cấp.
b. Bảo vệ lộ vào / ra
Bảo vệ lộ vào / ra thực chất là bảo vệ đường dây. Đường dây quan trọng, đường dây hai nguồn sử dụng các phương thức bảo vệ phổ biến sau:
Lựa chọn 1: So lệch cao tần
Khoảng cách nhiều cấp có hường và liên động (21) Bảo vệ Io nhiều cấp có hướng (67N)
Lựa chọn 2: Khoảng cách nhiều cấp có hướng liên động (21) Bảo vệ Io nhiều cấp có hướng (67N)
Lựa chọn 3: Bảo vệ khoảng cách nhiều cấp có hướng (21) Bảo vệ Io nhiều cấp có hướng (67N)
Bảo vệ Io chỉ sử dụng ở mạng điện trung tính nối đất trực tiếp / hiệu quả. c. Bảo vệ MBA tự dùng
MBA tự dùng có thể bảo vệ bằng cầu chì. Đối với trạm quan trọng có thể bố trí máy cắt thực hiện bảo vệ bằng quá dòng hai cấp (50N/51N) kết hợp Io hai cấp (cho mạng trung tính nối đất trực tiếp / hiệu quả - 50N/51N).
d. Bảo vệ tụ bù
Tụ bù có thể bảo vệ như một lộ ra. Trường hợp đặc biệt có thể sử dụng bảo vệ so lệch cho tụ.
e. Bảo vệ thanh cái
Với máy cắt phân đoạn (hệ một thanh cái), đặt bảo vệ quá dòng hai cấp kết hợp (50N/51N) Io hai cấp (cho mạng trung tính nối đất trực tiếp / hiệu quả - 50N/51N).
Với máy cắt liên lạc (hệ từ hai thanh cái trở lên) có thể sử dụng bảo vệ so lệch hoàn toàn hoặc không hoàn toàn kết hợp bảo vệ khoảng cách và Io để dự phòng cho đường dây.
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân
3.3.4. Tự động
Tự động ở TBA chỉ áp dụng cho trạm có bố trí bảo vệ rơle. Các tự động thông thường là:
- Tự động khởi động quạt mát (cho máy ONAF, ONWF…) - Tự động đóng nguồn dự phòng (nếu có)
- Tự động đóng điện lại - Tự động sa tải theo tần số
- Tự động khi trạm có máy cắt từ chối tác động (50BF)
- Tự động điều chỉnh đầu phân áp, áp dụng cho bộ điều chỉnh điện áp dưới tải. - Tự động đóng cắt tụ bù, theo chương trình, theo điện áp, theo hệ số công suất, theo công suất vô công hay tổ hợp các yếu tố đó.
3.4. Chiếu sáng
3.4.1. Bố trí chiếu sáng
Các trạm treo, trạm giàn, trạm kios, trạm mặt đất loại nhỏ không cần bố trí chiếu sáng. Trạm không người trực chỉ bố trí chiếu sáng đơn giản. Thiết kế chiếu sáng chỉ cần thiết cho trạm có người trực. Nguồn cung cấp có hai loại là chiếu sáng thường và chiếu sáng sự cố. Bố trí chiếu sáng có chiếu sáng ngoài trời và chiếu sáng trong nhà.
3.4.2. Tính toán chiếu sáng
Các thông số cơ bản dùng trong tính toán chiếu sáng gồm quang thông, cường độ quang, độ rọi và độ trưng.
3.5. Nguồn điện tự dùng
Nguồn điện tự dùng cung cấp cho hệ thống đo lường, điều khiển, bảo vệ, tự động và phục vụ công tác sửa chữa, công tác quản lý vận hành.
3.5.1. Nguồn tự dùng xoay chiều
Công suất máy biến áp tự dùng xác định từ phụ tải, gồm: a. Tải tự dùng
- Sấy và chiếu sáng các tủ.
- Máy biến áp chính: quạt mát và điều chỉnh điện áp. - Chiếu sáng ngoài trời.
- Điều hòa nhiệt độ. - Nguồn nạp acqui. - Nguồn thao tác.
GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân b. Tải sửa chữa
- Máy hàn. c. Nhu cầu khác - Nhà nghỉ ca.
- Văn phòng (nếu có).
3.5.2. Nguồn tự dùng một chiều
Quy mô bộ acqui xác định từ phụ tải điện một chiều, gồm các hạng mục sau: - Tải hệ phân phối cao áp.
- Tải hệ phân phối hạ áp.
- Tải hệ phân phối trung áp (nếu có). - Chiếu sáng, sự cố.
- Dự phòng.
3.6. Chống sét
3.6.1. Chống sét đánh thẳng
Có thể sử dụng hai giải pháp là kim thu sét và dây thu sét.
3.6.2. Chống sóng sét thâm nhập vào trạm
Sóng sét truyền theo đường dây vào trạm được tháo xuống đất nhờ chống sét van.