LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, đất nước ta đang trên đường công nghiệp hoá,hiện đại hoá, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng.Nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngà
Khái quát và phân loại trạm
Trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, điện năng đóng vai trò quan trọng, nó ảnh hưởng rất nhiều đến các ngành công nghiệp khác Khi xây dựng một nhà máy, khu kinh tế, khu công nghiệp, ,thì trước tiên phải xây dựng hệ thống cung cấp điện nhằm cung cấp điện năng cho sản xuất và cho nhu cầu sinh hoạt của con người Một hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, trạm phân phối, các khâu này tạo thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng một cách thống nhất, trong đó trạm biến áp đóng vai trò quan trọng dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác
Trạm biến áp giảm áp có hai loai:
Trạm biến áp trung gian hay trạm biến áp chính : là trạm nhận điện áp từ hệ thống có điện áp từ 220 KV đến 22KV(15KV) biến đổi xuống 10 KV, 6 KV
Trạm biến áp phân phối : trạm này sẽ nhận điện từ trạm trung gian đưa đến biến đổi thành điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải
Nhiệm vụ của đồ án này là thiết kế trạm biến áp khu vực:110 KV/15 KV
Về phương diện cấu trúc có thể phân thành hai trạm :
Trạm biến áp đặt ngoài trời : các thiết bị được đặt ngoài trời, với loại trạm này cần phải có mặt bằng rộng và phải ở nơi ít bụi
Trạm biến áp đặt trong nhà : các thiết bị được đặt trong nhà, đối với loại trạm này thì chi phí vốn đầu tư tăng cao và ít tốn mặt bằng.
Kết cấu của trạm biến áp
Một trạm biến áp cơ bản phải có máy biến áp,các thiết bị phân phối điện
Thiết bị phân phối gồm có thiết bị phân phối cao áp và thiết bị phân phối hạ áp thường bao gồm:
- Các khí cụ đóng cắt lưới điện:máy cắt,cấu dao,dao cách ly,áptomát
- Các khí cụ đo luờng:BU,BI,các đồng hồ đo A,V,Wh,Varh,cos
Yêu cầu khi thiết kế
Mục tiêu cơ bản là đảm bảo cho các phụ tải luôn có điện và chất lượng tốt Để phương án thiết kế là hợp lý cần đặt ra các chỉ tiêu sau:
-Độ tin cậy cung cấp điện cao
-Chi phí vận hành hàng năm thấp
-Vận hành an toàn đối với con người và thiết bị
Khi thiết trạm biến áp cung cấp cho phụ tải cần thực hiện các chỉ tiêu sau:
-Xác định nhu cầu phụ tải nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng cần có để chọn phương án cung cấp điện
- Xác định nguồn cung cấp từ đâu đến,vị trí,công suất, vai trò của trạm biến áp
- Chọn sơ đồ cấu trúc
- Chọn phương án kỹ thuật tốt,sơ đồ nối điện,đo lường,bảo vệ cho trạm
- Tính toán kinh tế từng phương án để chọn lựa chọn phương án tốt nhất.
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế trạm biến áp khu vực 110KV/15KV Nhơn Trạch có các thông số sau:
-Nhận điện từ hệ thống bằng 2 đường dây:2x40 km, Có công suất là:8000MVA và dòng điện ngắn mạch ở phía 110 KV Nhơn Trạch là:20KA
-Công suất dự kiến năm 2010 là 30MVA, tăng trưởng phụ tải điện hàng năm ở Nhơn
Trạch là 14%/năm.Đến năm 2022 không tăng nữa
-Chọn sơ đồ trạm,Mặt bằng-Mặt cắt
-Chống sét-nối đất-Bảo vệ rơle cho trạm Đồ thị phụ tải biểu diễn sử dụng công suất
Từ số liệu của nhiệm vụ:Chọn 8 lộ ra cung cấp cho khu vực gần đó (2 lộ ra để cung cấp cho đường dây cáp ngầm.4 lộ ra cung cấp cho đường dây trên không),2 lộ ra để hạ xuống cho tự dùng
Trong đề tài thiết kế :phụ tải phát triển từ năm:2010-2022 không tăng nữa
- Năm 2010:công suất dự kiến là:S max = 30 MVA
- Đến năm 2022:công suất tăng trưởng sẽ lên đến là:S max = 144,54 MVA
Phụ tải phát triển làm 2 giai đoạn
- Giai đoạn 1:2010-2015:SmaxW,76(MVA);cos=0,86
- Giai đoạn 2:2016-2022:S max 4,54(MVA);cos=0,88.
Trình tự thiết kế
Theo số liệu đề bài ta thiết kế trạm biến áp theo trình tự sau :
Chương 1:Nhu cầu phụ tải cân bằng công suất và đồ thị phụ tải
Chương 2:Lựa chọn vị trí và mô hình xây dựng trạm
Chương 3:Chọn phương án thiết kế và sơ đồ cấu trúc
Chương 4:Chọn sơ đồ nối điện
Chương 5:Tính toán chọn máy biến áp
Chương 6:Tổn thất điện năng và tổn thất công suất
Chương 7:Tính toán dòng điện ngắn mạch,dòng bình thường,dòng cưỡng bức
Chương 8:Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện
Chương 9:So sánh tính kinh tế–kỹ thuật các phương án.Lựa chọn phương án tối ưu
Chương 10:Thiết kế hệ thống tự động bảo vệ,Tính toán Rơle cho trạm biến áp
Chương 11:Chống sét và nối đất cho trạm
CẦU PHỤ TẢI,CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
Giới thiệu chung
Để thiết kế xây dựng một Trạm Biến Áp bất kỳ,điều quan trọng trước hết ta phải xác định nhu cầu phụ tải của khu vực mà trạm biến áp đó cung cấp và khả năng mà nguồn điện lưới có thể đưa đến trạm.Việc làm này không chỉ có ý nghĩa quyết định vế mặt kỹ thuật mà có ý nghĩa quyết định về mặt kỹ thuật mà còn ý nghĩa về kinh tế,giúp cho ta tránh được những tổn phí không cần thiết khi xây dựng trạm
Theo thiết kế,Trạm Biến Áp khu vực 110KV/15KV Nhơn Trạch nhận điện từ hệ thống điện Quốc Gia qua đường dây cung cấp 110 KV khu vực Nhơn Trạch, từ đây ta biến đổi từ 110KV xuống 15KV để cung cấp cho khu vực này.
Nhu cầu phụ tải
1-Khái niệm phụ tải điện:
Phụ tải điện là các thiết bị hay tập hợp các khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện năng để biến đổi thành các dạng năng lượng khác nhau như:quang năng,nhiệt năng,hoá năng ,cơ năng…
Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu,phụ tải có thể phân loại:
-Phụ tải động lực:cung cấp cho các loại động cơ điện
Theo khu vực sử dụng:
-Phụ tải công nghiệp:cung cấp cho khu công nghiệp
-Phụ tải nông nghiệp:cung cấp cho khu vực nông nghiệp
- Phụ tải sinh hoạt:cung cấp cho vùng dân cư tập chung
Theo mức độ quan trọng :
-Phụ tải loại 1:khi mất điện sẽ ảnh hưởng tới tính mạng con người,thiệt hại lớn cho nền kinh tế Quốc dân hoặc ảnh hưởng lớn tới chính trị
- Phụ tải loại 2:như mất điện có ảnh hưởng đến nền kinh tế,sản xuất nhưng không quan trọng như Phụ tải loại 1
- Phụ tải loại 3:Về nguyên tắc có thể mất điện trong thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến các hộ tiêu thụ
Việc tính toán thiết kế một trạm biến áp phụ thuộc rất nhiều vào mức độ chính xác của công tác thu thập,phân tích và dự báo nhu cầu của phụ tải trong hiện tại cũng như trong tương lai
Nếu việc ước lượng phụ tải quá lớn thì sẽ gây lãng phí
Ngược lại nếu ước lượng nhu cầu phụ tải quá nhỏ thì sẽ không đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện.Vì vậy ta có một số phương pháp dự báo như:
-Phương pháp tính hệ số vượt trước: Phương pháp này giúp ta thấy được khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân,nói chung nó chính là tỉ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân
- Phương pháp tính trực tiếp: Phương pháp này là xác định nhu cầu điện năng của năm dự báo,dựa trên tổng sản lượng kinh tế của các nghành năm đó và suất tiêu hao điện năng với từng loại sản phẩm.Đối với những trường hợp không có suất tiêu hao điện năng thì xác định nhu cầu điện năng cho từng trường hợp cụ thể (công suất điện trung bình cho từng hộ gia đình,bệnh viện,trường học… )
Ưu điểm:Tính toán đơn giản
Khuyết điểm:Sai số lớn
- Phương pháp ngoại suy theo thời gian:là phương pháp nghiên cứu sự diễn biến của nhu cầu điện năng điện năng trong một thời gian quá khứ tương đối ổn định,tìm ra một quy luật nào đó,rồi kéo dài quy luật ấy ra để dự đoán cho tương lai
- Phương pháp tương quan: Phương pháp này nghiên cứu mối quan hệ giữa điện năng tiêu thụ với sản lượng khác như :tổng giá trị sản lượng công nghiệp(đồng/năm),tổng sản lượng kinh tế quốc dân(đồng/năm).Nhiệm vụ phải tìm được hàm:y=f(x1 ,… xn)
- Phương pháp so sánh đối chiếu: So sánh đối chiếu nhu cầu phát triển điện năng của các nước hoặc các địa phương ở hoàn cảnh tương tự.Chỉ sử dụng phương pháp này khi mình không còn phương pháp dự báo nào nữa
- Phương pháp chuyên gia:Là tham khảo ý kiến của các chuyên gia.Sau đó gia công số liệu để lấy ý kiến
Dựa vào các phương pháp này sẽ tính toán dự báo được nhu cầu phụ tải chính xác hơn và sẽ biểu diễn thông qua đồ thị phụ tải để phục vụ cho công tác thiết kế trạm biến áp.
Cân bằng công suất
Cân bằng công suất là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có cân bằng hay không
Cân bằng công suất phụ tải đóng vai trò rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện hay thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không được bảo đảm nếu công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó.Vì vậy hệ thống phải cung cấp cho phụ tải lúc cực đại cũng như phụ tải làm việc lúc bình thường,có thể lớn hơn để dự trữ còn phát triển phụ tải sau này
Cân bằng công suất là cân bằng công suất phản kháng và công suất tác dụng Sự thiếu hụt một trong hai đại lượng này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng Trong mạng điện thường tổn thất công suất phản kháng lớn hơn tổn thất công suất tác dụng, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng ở các hộ tiêu thụ điện
Nếu thiếu nhiều có thể làm trì hoãn các công việc của các xí nghiệp công nghiệp Vì vậy cân bằng công suất rất cần thiết để đảm bảo nhu cầu cấp điện và chất lượng điện năng
Do trạm biến áp khu vực(còn gọi là trạm nút)110KV/15KV ở Nhơn Trạch nhận điện từ trạm biến áp Nhà Bè,nên khả năng nguồn cung cấp cho trạm tùy thuộc vào khả năng tải tối đa cho phép trên đuờng dây110 KV ở trạm này
Phụ tải cần cung cấp của trạm ta đang thiết kế phát triển trong tương lai(năm
Qua đó ta thấy hệ thống lưới điện đảm bảo cung cấp đầy đủ công suất cho trạm ở giai đoạn này(2010)và cho cả giai đoạn mở rộng trong tương lai(tới 2022).
Đồ thị phụ tải
Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi,quy luật biến thiên của phụ tải theo thời gian có thể quan sát được nhờ vào các dụng cụ tự ghi và đường cong biểu diễn sự thay đổi phụ tải được gọi là: Đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất ,theo thời gian,theo địa dư…
Khi phân loại theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị phụ tải công suất biểu kiến.Theo thời gian phân loại đồ thị phụ tải năm, ngày,vv…theo địa dư có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện ,trạm biến áp ,đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ Đồ thị phụ tải cần thiết cho việc thiết kế và vận hành hệ thống điện.Khi biết được đồ thị phụ tải toàn hệ thống điện có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện trong hệ thống,xác định tiêu hao nhiên liệu … Đồ thị phụ tải ngày của nhà máy điện hay trạm biến áp dùng để chọn dung lượng máy biến áp,tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp,chọn sơ đồ nối dây …Với đồ thị phụ tải cực đại hàng tháng có thể đưa ra kế hoạch tu sửa các thiết bị
Do tính chất quan trọng của nó nên nhất thiết phải thiết lập đồ thị phụ tải cho trạm biến áp
Đồ thị phụ tải của trạm biến áp khu vực 110KV/15KV- Nhơn Trạch
Sau khi trực tiếp khảo sát tình trạng dân cư,các nhà máy xí nghiệp …trong khu vực
Nhơn Trạch và kết hợp với số liệu do công ty điện lực cung cấp.Ta ghi nhận được tình hình phụ tải ở khu vực này như sau:
Khu vực khu công nghiêp Nhơn Trạch tập trung sản suất trong 3 ca.Do đó phụ tải thường cực đại vào lúc 6-22h
Ngoài ra còn có một số phụ tải dùng cho thắp sáng,máy lạnh,quạt….phụ tải này dùng cho nhu cầu vui chơi giải trí cho dân cư sau khi đi làm tan ca về…… Ở đây còn có một số phụ tải dùng điện liên tục như :trạm xá ,phân xưởng,……
Dạng đồ thi phụ tải mà ta đã thu nhận được có dạng đồ thị như dưới đây để thuận tiện cho việc tính toán và trạm biến áp 110KV/15KV-Nhơn Trạch
Trong đề tài thiết kế này phụ tải khu vực phát triển làm 2 giai đoạn:
Giả thiết phụ tải phát triển đều trong mỗi thời đoạn là(2010-2015)và(2016-2022).Vậy ta có thể xây dựng được nhu cầu phụ tải trong từng năm và có thể biểu diễn sự phát triển của phụ tải trong các giai đoạn này bằng các đường biểu diễn
Bảng nhu cầu phụ tải trong từng năm :(Bảng 1-1)
Trong đó:-n:Số năm tăng trưởng phụ tải
-i%:Số phần trăm tăng trưởng mỗi năm
Từ số liệu cụ thể ta có đồ thị biểu diễn phụ tải trong các năm như sau: Đồ thị nhu cầu phụ tải
V-Đồ thị phụ tải và cân bằng công suất trạm biến áp 110kv/15kv nhơn trạch
Quy luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải.Trục tung của đồ thị có thể biểu diễn :công suất tác dụng ,công suất phản kháng,công suất biểu kiến ở dạng đơn vị có tên hay ở dạng đơn vị tương đối ;còn trục hoành thì biểu diễn thời gian
Trong thiết kế và vận hành hệ thống điện có 3 đồ thị cơ bản:
-Công suất tác dụng :P(W,KW,MW)
-Côngsuất phản kháng :Q(Var,Kvar,MVar)
-Công suất biểu kiến :S(VA,KVA,MVA) Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất,theo thời gian,theo địa dư:
+Theo công suất: công suất tác dụng , phản kháng ,công suất biểu kiến
+Theo thời gian :Có đồ thị phụ tải năm, đồ thị phụ tải ngày…
+Theo địa dư:Có đồ thị phụ tải toàn trạm hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện,của trạm biến áp,đồ thi phụ tải của hộ tiêu thụ…
2-Đồ thị phụ tải của trạm biến áp 110KV/15KV Nhơn Trạch:
Do trạm biến áp thiết kế có công suất lớn.công suất tự dùng trong trạm không đáng kể so với công suất của toàn trạm nên có thể bỏ qua khi tổng hợp phụ tải a-Giai đoạn 1(2010-2015): Smax = 57,76MVA(năm 2015)
Cos=0,86sin=0,51; tag=0,59 Áp dụng công thức:P=Scos ;Q=Ssin
Suy ra:Pmax=SmaxcosW,760,86I,67 (MW)
Bảng cân bằng công suất phụ tải giai đoạn 1:(Bảng 1-2)
Thời gian (h) S(%) S(MVA) P(MW) Q(Mvar)
22-24 70 40,43 34,77 20,62 b-Giai đoạn 2 (2016-2022): S max = 144,54 MVA( năm 2022)
Suy ra:Pmax=Smaxcos4,540,887,20 (MW)
Bảng cân bằng công suất phụ tải giai đoạn 2 (năm 2022): (Bảng 1-2)
Thời gian (h) S(%) S(MVA) P(MW) Q(Mvar)
2-Vấn đề cân bằng công suất và năng lượng:
Vấn đề cân bằng là so sánh khả năng cung cấp điện với nhu cầu phụ tải tiêu thụ điện xem có cân bằng hay không,do vậy cân bằng công suất đóng vai trò hết sức quan trọng trong thiết kế một nhà máy điện hay trạm biến áp.Sự vận hành của hệ thống sẽ không được bảo đảm nếu công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó Vì vậy hệ thống không những phải cung cấp đảm bảo cho phụ tải lúc cực đại ,mà phải lớn hơn để dự trữ phát triển sau này
Cân bằng công suất là cân bằng công suất tác dụng,công suất phản kháng.Sự thiếu hụt một trong hai đại lượng này sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện năng và khả năng cung cấp điện.Trong mạng điện thông thường công suất phản kháng tổn thất nhiều hơn công suất tác dụng.Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ dẫn đến tình trạng làm việc không tốt của các hộ dùng điện,nếu thiếu hụt nhiều có thể làm ngưng truyền động của các máy công dụng trong xí nghiệp.Vì vậy cân bằng công suất là rất cần thiết để bảo đảm nhu cầu cung cấp điện và chất lượng điện năng.
CHỌN VỊ TRÍ VÀ MÔ HÌNH XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP 110KV/15KV NHƠN TRẠCH
Vị trí địa lý
Trạm biến áp khu vực 110 KV/15KV Nhơn Trạch:
-Phía Đông tiếp giáp với xã Hiệp Phước,xã Phước An
-Phía Nam tiếp giáp với đường 25B
-Phía Tây tiếp giáp với đường 19
-Phía Bắc giáp với xã Phú Hội, xã Vĩnh Thanh.
Vị trí đặt trạm
1-Phương án chọn địa điểm:
Khi chọn vị trí xây dựng trạm biến áp,người ta phải chọn địa điểm đặt trạm sao cho phù hợp với công trình,đồng thời không ảnh hưởng đến sinh hoạt của dân cư địa phương
Do đó khi chọn vị trí đặt trạm cần phải đạt được một số yêu cầu sau:
Đạt yêu cầu kỹ thuật xây dựng tram như :diện tích,địa chất,gần tâm phụ tải…
Chi phí giải toả đền bù cho dân cư địa phương thấp
Phù hợp với quy hoạch đô thị trong tương lai
Thuân lợi trong quá trình thi công xây dựng
Căn cứ vào tình hình thực tế lưới điện truyền tải và lưới điện phân phối tại khu vực,chúng ta xác định đựơc một vị trí đặt trạm như sau: a-Phương án 1: tại xã Phú Hội,xã Vĩnh Thanh b-Phương án 2: xã Hiệp Phước,xã Phước An
2-Phân tích phương án :Căn cứ vào số liệu cung cấp của phòng quản lý khu vực mấy xã này ta thấy: a-Phương án 1:
Ưu điểm:Khu vực dân cư còn thưa thớt,địa chất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình,gần Thành Phố Nhơn Trạch,và 6 khu công nghiệp Nhơn Trạch có phụ tải lớn, bán kính hoạt động lưới điện 15KV cũng vừa phải,do ít tổn hao.Do đó thuận lợi cho việc bố trí các tuyến đường dây 15KV đến các khu vực có phụ tải
Thuận lợi cho việc thi công xây dựng đường dây 110KV đến Nhơn Trạch cũng như xây dựng trạm biến áp ở đây
Nhược điểm: Chi phí đền bù cao b-Phương án 2:
Ưu điểm:Không vướng vào khu dân cư,do tại đây dân cư còn thưa
+ Xa trung tâm phụ tải,bán kính hoạt động của lưới phân phối lớn,gây tổn hao ,không thuận lợi cho việc quy hoạch lưới điện phân phối
+ Xây dựng đường dây 110KV Nhơn Trạch gặp nhiều khó khăn vì phải giải toả hành lang mới cho đường dây.Vì xa đường dây hệ thống
3-Nhận xét và chọn địa điểm:
Sau khi phân tích Ưu và khuyết điểm trong 2 phương án mà khả thi nhất ,Ta nhận thấy phương án 1 là phương án khả thi nhất Vì phương án này gần như thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật và xây dựng.Do đó,Vị trí đặt trạm biến áp 110KV/15KV ở xã Phú Hội.
Mô hình xây dựng trạm biến áp110KV/15KV Nhơn Trạch
1-Phân tích các loại trạm: Để chọn mô hình xây dựng trạm biến áp 110KV/15KV ở Nhơn Trạch, ta phải xem xét đến ưu –khuyết điểm của từng loại trạm a-Thiết bị phân phối trong nhà: Đối với thiết bị phân phối trong nhà,có thể chia thành hai loại:lắp ghép và chọn bộ.Khi đó chỉ cần ghép các tủ lại với theo sơ đồ nối điện Ưu điểm: Là các khí cụ được bảo vệ chống mưa nắng,axít,mưa,kiềm….Kết cấu công trình nhỏ,gọn hơn so với thiết bị ngoài trời,diện tích đặt trạm giảm đáng kể
Khuyết điểm :Chi phí xây dựng lớn va vốn đầu tư để thực hiện các biện pháp an toàn do khoảng cách giữa các phần mang điện khác nhau và với đất không tốn Với những ưu khuyết điểm đó,thiết bị phân phối trong nhà thường được cho cấp điện áp
15KV trở lại,những vùng ven biển hay gần nhà máy hoá chất,những trạm có diện tích hẹp… có thể dùng thiết bị phân phối trong nhà cho cấp điện áp 220KV,110KV b-Thiết bị phân phối ngoài trời: Đối với thiết bị, các khí cụ điện đặt ngoài trời,gồm 2 loại:lắp ghép và trọn bộ Ưu điểm :Là khuyết điểm của thiết bị đặt trong nhà.Xây dựng thiết bị phânphối ngoài trời nhanh,ít tốn kém.Do không phải xây dựng nhà cửa cho thiết bị,…Có thể tăng khoảng cách giữa các phần mang điện với nhau
Khuyết điểm :Của thiết bị phân phối ngoài trời là khí cụ phải chịu ảnh hưởng thường xuyên của thời tiết,khí hậu,bụi ẩm,hoá chất… diện tích xây dựng trạm lớn gấp 2-4 lần so với trạm trong nhà.Thiết bị phân phối ngoài trời thường được sử dụng ở cấp điện áp
2-Mô hình xây dựng trạm biến áp 110KV/15KV Nhơn Trạch:
Từ phân tích trên và kết hợp với địa điểm đã xây dựng trạm.ta nhận thấy rằng :
Nếu chọn mô hình xây dựng trạm biến áp trong nhà là lãng phí vì thiết bị loại này rất đắt.Nhưng để vận hành an toàn thiết bị và giảm bớt ảnh hưởng của thời tiết và môi trường,mô hình xây dựng trạm biến áp Nhơn Trạch được đề nghị:
-Các thiết bị phân phối cấp điện áp 110 KV ,các máy biến áp được đặt ngoài trời
-Các thiết bị phân phối cấp 15KV đặt trong nhà.
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 110KV/15KV NHƠN TRẠCH
Khái niệm
Sơ đồ cấu trúc của Trạm Biến Áp là sơ đồ diễn tả sư liên quan giữa nguồn,tải và hệ thống điện
Nguồn của Trạm Biến Áp thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đến Trạm
Biến Áp có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà Trạm Biến Áp đảm nhận.Với các trạm biến áp tiêu thụ cũng có thể máy phát dự phòng để cung cấp điện cho các phụ tải khi có sự cố trong hệ thống,trường hợp này các máy phát dự phòng được xem là nguồn.Do đó,hệ thống luôn được xem là thành phần quan trọng,cấu trúc của Trạm Biến Áp phải luôn luôn giữ liên lạc chặt chẽ
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính như:Máy Biến Áp ,Máy
Cắt , cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành
Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp với hệ thống khi làm việc bình thường cũng như khi làm việc quá tải
Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai lần biến áp không cần thiết
Vốn đầu tư hợp lý, diện tích chiếm càng bé càng tốt
Có khả năng phát triển tải trong tương lai, không cần thay đổi cấu trúc đã chọn
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
+ Số lượng Máy Biến Áp
+ Tổng công suất của các Máy Biến Áp
+ Tổng số vốn đầu tư mua Máy Biến Áp
+ Tổn hao điện năng qua các Máy Biến Áp
Phương án chọn máy biến áp
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
K 2 S 2 b Xác định hệ số tải bậc một :
K 1 S 1 c Xác định hằng số thời gian của MBA và tùy thuộc vào hệ thống làm mát, hằng số thời gian và nhiệt độ đẳng trị của mội trường làm mát mà chọn đường cong tính khả năng tải của MBA
Bảng chọn đường cong khả năng tải :(Bảng 3-1)
Hằng số thời gian của MBA
Số của biểu đồ ứng với nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát V o(dt) o C
TỪ 0,001 đến 1,0 Lớn hơn 1,0 đến 6,3
Lớn hơn 6,3 đến 32 Lớn hơn 32 đến 63
Từ 80 đến 125 Lớn hơn 125 d Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một k1 và thời gian quá tải tính toán t để xác định hệ số quá tải cho phép k2cp. e So sánh k 2 tính toán với k 2cp Nếu k 2 k 2cp thì MBA được phép quá tải ứng với chế độ làm việc của nó
Trong trường hợp đồ thị phụ tải nhiều bậc, chúng ta biến đổi về đồ thị hai bậc đẳng trị
Trong đó phụ tải đẳng trị bậc một tính trong 10 giờ liền trước hay liền sau quá tải lớn nhất tùy thuộc vào phụ tải cực đại xuất hiện buổi chiều hay buổi sáng trong ngày
* Phụ tải đẳng trị bậc một được tính theo công thức :
* Phụ tải đẳng trị bậc hai được tính theo công thức :
S i : phụ tải bậc thứ I ti : thời gian bậc thứ I n1: Số bậc trong 10 giờ khi tính phụ tải bậc một n2: Số bậc trong thời gian quá tải
2-Quá tải sự cố : Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điều kiện sự cố như bị hư hỏng một MBA ,nhiệt độ cho phép cực đại đối với dầu là 115 o C và đối với điểm nóng nhất của cách điện cuộn dây là 140 o C Trong điều kiện làm việc đó, MBA được phép quá tải 40% nếu thời gian quá tải của máy không vượt quá 6 giờ trong 5 ngày đêm và hệ số phụ tải bậc một k1 không vượt quá 0,93,quá tải sự cố cho phép k 2cp =1,4,sử dụng khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố
III-Phương án thiết kế –sơ đồ cấu trúc cho trạm biến áp 110KV/15KV Nhơn Trạch:
Ta có đồ thị biểu diễn sự phát triển của phụ tải trong từng năm.Từ đó có thể đưa ra các phương án để chọn các sơ đồ cấu trúc cho trạm như sau:
Các điều kiện chọn máy biến áp:
Điều kiện làm việc bình thường: Strạm > Sphụ tải
Khi có sự cố một máy biến áp(máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):
Hệ số mang tải(trước khi quá tải):
1-Phương án 1: a-Giai đoạn 1(2010-2015): Lắp 2 máy biến áp 110KV/15KV có công suất 63 MVA vận hành song song
Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2015
Điều kiện làm việc bình thường:
Trạm có công suất là:Strạm=263 6MVA > STrạmnăm2015 W,76(MVA)
Khi có sự cố một máy biến áp(MBA còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):
Hệ số mang tải(trước khi quá tải):
Bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải từ năm 2010 đến 2015
2-Giai đoạn 2 (2016-2022):Lắp thêm 1 máy máy biến áp 110KV/15KV có công suất 63
Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2022:
Điều kiện làm việc bình thường:
Trạm có công suất là:
S trạm =363 9MVA>Strạmnăm20184,54(MVA) Đạt yêu cầu
Khi có sự cố một máy biến áp(2MBA còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):Lúc này MBA làm việc non tải,nên ta không cần xét thời gian quá tải
Hệ số mang tải(trước khi quá tải):
Bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải từ năm 2016 -2022
Do vậy :ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố trong giai đoạn này Ưu điểm:Độ tin cậy cung cấp điện cao
Sơ đồ cấu trúc đơn giản, cung cấp điện đầy đủ theo yêu cầu của phụ tải
Các thiết bị và khí cụ điện giống nhau ,dễ dàng thay thế khi bị sự cố một MBA
Có công suất dự trữ khi nhu cầu phụ tải tăng lớn hơn dự định
Khi có sự cố một MBA thì MBA còn lại vẫn đáp ứng được nhu cầu phụ tải trong khoảng thời gian hoặc cắt luân phiên bớt các phụ tải không quan trọng
Khuyết điểm:Máy biến áp vận hành non tải ngay từ những giai đoạn đầu
Nhận xét: Luôn bảo đảm cung cấp điện cho phụ tải trong từ 2010 đến 2022
2-Phương án 2: a-Giai đoạn 1(2010-2015): Lắp 3 máy biến áp 110KV/15KV có công suất 40 MVA để vận hành.Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2015:
Điều kiện làm việc bình thường:
Strạm=3x40 0MVA>Strạmnam2015 = 57,76 (MVA) Đạt yêu cầu
Khi có sự cố một máy biến áp(2 MBA làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):
Hệ số mang tải(trước khi quá tải)
Lắp thêm 1 máy máy biến áp 110KV/15KV có công suất 40 MVA,vận hành 4 máy:
Kiểm tra điều kiện làm việc của trạm năm 2022:
Điều kiện làm việc bình thường:
Strạm=4x40 0 MVA>công suất của trạm năm 2022 là:144,54 MVA
Khi có sự cố một máy biến áp(3 máy biến áp còn lại làm việc theo điều kiện quá tải sự cố):
Hệ số mang tải(trước khi quá tải)
Bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải từ năm 2016 2022
Do vậy :ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố trong giai đoạn này Ưu điểm:
Độ tin cậy cung cấp điện cao
Sơ đồ cấu trúc đơn giản, cung cấp điện đầy đủ theo yêu cầu của phụ tải
Các thiết bị khí cụ điện giống nhau nên dễ dàng thay thế khi bị sự cố 1 MBA
Có công suất dự trữ khi nhu cầu phụ tải tăng lớn hơn dự định
Khi có sự cố một máy biến áp thì máy biến áp còn lại vân đáp ứng được nhu cầu phụ tải trong một khoảng thời gian ngắn hoặc cắt luân phiên bớt các phụ tải không quan trọng
Máy biến áp vận hành non tải ngay từ những giai đoạn đầu
Nhận xét:Phương án này luôn bảo đảm cung cấp điện cho phụ tải trong các năm từ 2010 đến 2022
Kết luận:Qua 2 phân tích sơ lược của các phương án trên ta thấy phương án 1 là khả thi hơn phương án 2,vì phương án 2 có nhiều khuyết điểm hơn phương án 1.Để xét tính khả thi nhất cho sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 110KV/15KV ở Nhơn Trạch ta đi vào xét về kinh tế và kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn điện để cung cấp phân phối cho các cấp phụ tải cùng một cấp điện áp
Nguồn điện có thể là máy biến áp, máy phát điện, đường dây cung cấp
Phụ tải có thể là máy biến áp, đường dây v v
Mỗi nguồn hay tải gọi là một phần tử của sơ đồ nối điện
Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải
Sơ đồ nối điện có rất nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp số phần tử nguồn và tải,công suất tổng,tính chất quan trọng của các phụ tải
Sơ đồ nối điện cần thỏa mãn các yêu cầu sau :
Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà mức đảm bảo cần đáp ứng Tính đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ tin cậy cung cấp điện, thời gian ngừng cung cấp điện, điện năng không cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ hay là sự thiệt hại của phụ tải do không đảm bảo cung cấp điện
Tính linh hoạt : thể hiện sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau
Ví dụ: khi phải ngừng một phần tử nguồn hay phụ tải(chế độ làm việc cưỡng bức )
Tính phát triển : sơ đồ nối điện cần thoả mãn không những ở hiện tại mà cả trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay phụ tải Khi phát triển không bị khó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ
Tính kinh tế : thể hiện ở tính đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm Ví dụ tổn thất điện năng qua máy biến áp Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ cũnnhư xu thế chung, đặc biệt sự tiến bộ trong chế tạo, cấu trúc của các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, máy biến dòng
Tính thẩm mỹ và tính khả thi
An toàn cho người và thiết bị