đề tài thiết kế bảo vệ rơle và xây dựng trạm biến áp theo tiêu chuẩn GIS ( gas insulated switchgear)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC PHẦN 1 – THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP GIS 1 CHƢƠNG[.]

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP GIS

Gas Insulated Switchgear : trạm đóng cắt hợp bộ cách điện bằng khí SF6

Các thiết bị đóng cắt, chuyển mạch, kết nối và đo lường như CB, DS, ES đều được lắp đặt kín trong ống hợp kim nhôm chứa khí SF6 ở áp suất cao, đảm bảo an toàn và độ bền cao trong hệ thống điện Vỏ kim loại của các thiết bị này được nối đất để phòng tránh rò điện và bảo vệ an toàn, trừ các phần kết nối bên ngoài Việc sử dụng khí SF6 trong kết cấu thiết bị giúp nâng cao hiệu suất vận hành và kéo dài tuổi thọ thiết bị điện.

Hình 1.1 Trạm GIS thực tế

1.2.CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA GIS

CB(Circuit Breaker): máy cắt

DS(Disconnecting Switch): dao cách ly

TỔNG QUAN VỀ GIS

GIS (Gas Insulated Switchgear)

Gas Insulated Switchgear : trạm đóng cắt hợp bộ cách điện bằng khí SF6

Các thiết bị đóng cắt, chuyển mạch, kết nối, đo lường như CB, DS, ES đều được lắp đặt kín bên trong ống hợp kim nhôm chứa khí SF6 ở áp suất cao, đảm bảo hiệu suất an toàn và độ bền cao Vỏ kim loại của các thiết bị này được nối đất để đảm bảo an toàn điện, ngoại trừ các phần kết nối bên ngoài Việc bảo vệ kín và cách ly các thiết bị giúp giảm rủi ro về rò rỉ khí SF6 và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

Hình 1.1 Trạm GIS thực tế

CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA GIS

CB(Circuit Breaker): máy cắt

DS(Disconnecting Switch): dao cách ly

MES(Maintenance Earthing Switch): dao bảo trì nối đất

HES(High-speed Earthing Switch): dao nối đất tốc độ cao

CT(Current Transformer): biến dòng

VT(Voltage Transformer): biến áp

LA(Lightning Arrester): chống sét

Hình 1.2 Cấu tạo chính của GIS

SF6 tinh khiết là khí không màu, không mùi, không độc, với phân tử gồm một nguyên tử lưu huỳnh liên kết với sáu nguyên tử fluoru Ở điều kiện bình thường, SF6 không phản ứng với các chất khác, khiến nó trở thành chất “trơ” về mặt hóa học Khí SF6 nặng hơn không khí hơn năm lần, nhưng khi thoát ra ngoài khí quyển, tiềm năng làm ấm toàn cầu của nó rất lớn, 100 năm ảnh hưởng gấp khoảng 22.000 lần so với khí CO₂ tương đương Như vậy, mỗi kilogram khí SF6 thoát ra khí quyển tương đương với việc phát thải khoảng 22 tấn khí CO₂, gây ảnh hưởng lớn đến biến đổi khí hậu.

SF6 là chất dập hồ quang hiệu quả trong các thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí, ngày càng được sử dụng phổ biến trong ứng dụng cao áp Nhờ đặc tính không cháy và không ăn mòn các bộ phận của thiết bị, SF6 mang lại nhiều ưu điểm vượt trội cho hệ thống cao áp Khí này có khả năng cách nhiệt tốt, giúp ngăn chặn quá trình hồ quang lan rộng, đồng thời sau khi bị phân huỷ tạm thời, nó dễ dàng kết hợp lại, duy trì hiệu suất cách điện ổn định Khi ở dạng tinh khiết, SF6 không độc hại và không gây hại cho sức khỏe con người, miễn là khu vực chứa và phòng đặt máy cắt được thông gió đầy đủ.

LỢI ÍCH VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA GIS

- Diện tích lắp đặt nhỏ (1/10~1/20)

- Thân thiện với môi trường

- Chịu đƣợc chấn động mạnh( động đất)

- Thời gian bảo trì dài

Với những ích lợi trên, trạm GIS rất thích hợp để xây dựng ở những nơi có quỹ đất ít, cần độ an toàn cao…

- Khi thiết kế cần tính toán khả năng mở rộng của trạm

- Quá trình xây dựng và lắp đặt đòi hỏi cần phải có công nghệ và chính xác cao

- Chí phí đầu tƣ ban đầu lớn ( gấp khoảng 3 lần trạm ngoài trời)

- Khó khăn trong sửa chữa( phụ thuộc vào nhà sản suất) và không thể tái lập điện nhanh chóng.

KHẢ NĂNG ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM

Đất nước ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, đặc biệt tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh, với nhiều công trình cao tầng mọc lên nhanh chóng Tăng trưởng phụ tải nhanh chóng và theo từng cụm đang làm cho hệ thống lưới điện 22kV trở nên quá tải, không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng điện lớn Do đó, việc xây dựng trạm biến áp cao thế (110kV, 220kV) nằm giữa trung tâm thành phố là cấp thiết và cấp bách để đáp ứng phát triển kinh tế, xã hội.

Tại các trung tâm thành phố, quỹ đất ngày càng khan hiếm và giá cả cao, khiến việc xây dựng các trạm biến áp ngoài trời chiếm diện tích lớn trở nên khó khăn.

Trạm biến áp GIS có nhiều ưu điểm vượt trội như diện tích xây dựng nhỏ gọn, phù hợp với các thành phố hiện đại Việc xây dựng trạm gần phụ tải giúp giảm tổn thất điện năng đáng kể, giảm chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống truyền tải Ngoài ra, trạm GIS còn góp phần nâng cao mỹ quan đô thị, thúc đẩy phát triển hạ tầng điện lực bền vững và hiệu quả.

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện nhờ khả năng biến đổi điện áp giữa các cấp khác nhau, góp phần đảm bảo hiệu quả truyền tải điện năng Công suất, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của trạm biến áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Việc lựa chọn trạm biến áp luôn đi kèm với việc xác định phương án cung cấp điện tối ưu, nhằm đảm bảo sự ổn định và tiết kiệm chi phí cho hệ thống điện.

Dung lượng và các tham số của máy biến áp phụ thuộc vào mức độ phụ tải, cấp điện áp của mạng điện, phương thức vận hành của trạm biến áp, và các yếu tố khác Để chọn được trạm biến áp tối ưu, cần xem xét đa dạng các yếu tố và thực hiện tính toán so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế của các phương án đề xuất.

Hiện nay nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau đây:

- 500 kV dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba vùng Bắc, Trung, Nam

- 220 kV dùng cho mạng điện khu vực

- 110 kV dùng cho mạng phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn

- 22 kV trung tính trực tiếp nối đất, dùng cho mạng điện địa phương, cung - cấp cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cƣ

380/220 V dùng trong mạng hạ áp Trung tính trực tiếp nối đất

Hiện nay, hệ thống điện trung áp tại Việt Nam vẫn sử dụng các cấp điện áp truyền thống như 66kV, 35kV, 15kV, 10kV và 6kV Tuy nhiên, trong tương lai, các cấp điện áp này sẽ được nâng cấp và cải tạo để thống nhất sử dụng cấp 22kV, nhằm nâng cao hiệu quả và đồng bộ trong hệ thống lưới điện quốc gia.

PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP

Phụ thuộc vào mục đích có thể phân loại trạm biến áp theo các cách sau:

Theo điện áp chia thành trạm biến áp tăng áp và trạm biến áp giảm áp:

Trạm biến áp tăng áp là loại trạm biến áp có điện áp thứ cấp cao hơn điện áp sơ cấp, thường được sử dụng trong hệ thống truyền tải điện Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tập trung điện năng từ các nhà máy điện, giúp truyền tải điện năng xa lâu hơn và hiệu quả hơn Trạm biến áp tăng áp đảm bảo quá trình phân phối điện an toàn, ổn định đến các khu vực phụ tải xa và phát triển hạ tầng năng lượng quốc gia.

Trạm biến áp hạ áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp, đảm nhận nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện chính Nó phân phối nguồn điện này tới các phụ tải với điện áp phù hợp, đảm bảo cung cấp điện ổn định và an toàn cho hệ thống tiêu thụ.

Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện áp lớn (500, 220, 110 kV) để phân phối đến các phụ tải với điện áp phù hợp Đây là thành phần quan trọng trong hệ thống truyền tải điện, giúp đảm bảo nguồn điện ổn định và hiệu quả Ngoài ra, trạm biến áp phân phối đóng vai trò phân phối điện năng từ trạm trung gian đến các khu vực tiêu thụ cuối cùng, góp phần nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện quốc gia.

220, 110, 22, 15 kV ) của các trạm biến áp phân phối

Trạm biến áp phân phối, còn gọi là trạm biến áp địa phương, đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối điện năng trực tiếp đến các hộ dân, xí nghiệp, khu công nghiệp và trường học Đây thường là các trạm biến áp có cấp điện áp nhỏ, như 10 kV, 6 kV và 0,4 kV, giúp đảm bảo cung cấp điện ổn định, an toàn và phù hợp với nhu cầu sử dụng của các khu vực dân cư và doanh nghiệp Việc lắp đặt và vận hành trạm biến áp phân phối đóng vai trò chủ đạo trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng điện và đảm bảo an ninh nguồn cung.

Theo hình thức và cấu trúc của trạm người ta chia thành trạm ngoài trời và trạm trong nhà:

Trạm biến áp ngoài trời là nơi các thiết bị như dao cách ly, máy cắt, máy biến áp, thanh góp được lắp đặt trực tiếp ngoài trời, trong khi phần phân phối điện áp thấp thường được đặt trong nhà hoặc trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dụng Loại trạm này phù hợp với các trạm trung gian công suất lớn có đủ diện tích để bố trí thiết bị ngoài trời Sử dụng trạm biến áp ngoài trời giúp tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng và thường được khuyến khích áp dụng ở những khu vực có điều kiện thuận lợi.

Trạm biến áp trong nhà là loại trạm đặt các thiết bị điện trong khu vực nội bộ, thường gặp ở các nhà máy, phân xưởng hoặc các khu vực đô thị Đây là hệ thống điện quan trọng giúp truyền tải và phân phối điện năng an toàn, ổn định trong các khu vực dân cư hoặc công nghiệp Đặc điểm nổi bật của trạm biến áp trong nhà là đặt trong môi trường kín, đảm bảo an toàn và dễ dàng bảo trì, vận hành Việc lắp đặt trạm biến áp trong nhà phù hợp với yêu cầu kiểm soát chất lượng điện năng và tối ưu hóa không gian sử dụng.

DỮ LIỆU BAN ĐẦU

Đường dây nối từ hệ thống đến trạm biến áp

- Công suất ngắn mạch phía hệ thống:1000 MVA

Phía trung áp 22kV: P max 5MW, Cos  0 , 8, 15 đường dây

Bảng 2.1 Phụ tải ngày theo phần trăm P max

Bảng 2.2 Phụ tải ngày theo công suất tác dụng P (MW)

Bảng 2.3 Phụ tải ngày theo công suất biểu kiến S (MVA)

Phía hạ áp 15 kV: P max %MW, Cos   0 , 8, 10 đường dây

Bảng 2.4 Phụ tải ngày theo phần trăm P max

Bảng 2.5 Phụ tải ngày theo công suất tác dụng P (MW)

Bảng 2.6 Phụ tải ngày theo công suất biểu kiến S (MVA)

XÁC ĐỊNH CẤP TẢI ĐIỆN TỪ HỆ THỐNG VỀTRẠM BIẾN ÁP VÀ PHỤ TẢI ĐIỆN

CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN TỪ HỆ THỐNG VỀ TRẠM

Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp, việc chọn cấp điện áp phù hợp là yếu tố quyết định đến hiệu quả vận hành của toàn bộ hệ thống Điện áp này ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số của đường dây tải điện, thiết bị trạm biến áp và lưới điện, do đó cần được xác định chính xác để đảm bảo an toàn và tiết kiệm Thông thường, người ta xác định cấp điện áp hợp lý dựa trên các công thức thực nghiệm, nhằm lựa chọn mức điện áp phù hợp phi tiêu chuẩn phù hợp với yêu cầu của hệ thống Việc lựa chọn đúng cấp điện áp giúp tối ưu hoá hiệu suất truyền tải điện năng và giảm thiểu tổn thất trong hệ thống cung cấp điện công nghiệp.

3.1.2 Các công thức thực nghiệm

CHDC Đức, kỹ sƣ Wrikerl đã đề suất công thức điện áp hợp lý phi tiêu chuẩn sau: l S

Trong đó: S_công suất truyền tải, 10 3 KVA l_chiều dài đường dây nối từ hệ thống đến trạm

Chọn công suất Ptd = 0,5 MW và công suất S td = 0,625 MVA phù hợp với giới hạn công suất tự dùng của trạm biến áp từ 0,05 đến 0,5 MVA Công suất tự dùng của trạm biến áp phụ thuộc chính yếu vào việc trạm có người trực hay không, chứ không nhiều vào công suất của trạm Áp dụng công thức tính: S = [(35 + 25 + 0,625) / 0,8], ta được công suất tối đa là khoảng 31,64 MVA, đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định cho hệ thống truyền tải.

 Ở Mỹ trong thực tế đã áp dụng công thức Still:

Trong đó: P_công suất truyền tải, 10 3 KW l_ Chiều dài đường dây nối từ hệ thống đến trạm Áp dụng: P = S Cos 1,64.0,8%,312 (MW)

 Thụy Điển Theo cẩm nang kỹ thuật Thụy Điển l P

KẾT LUẬN: Chọn cấp điện áp tải điện từ hệ thống về trạm là 110kV

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP

Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho công trình, việc xác định chính xác phụ tải điện là nhiệm vụ hàng đầu nhằm đảm bảo lựa chọn thiết bị phù hợp như máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt và bảo vệ Đánh giá phụ tải dựa trên quy mô công trình và khả năng phát triển trong tương lai (5, 10 năm hoặc lâu hơn) giúp nhà thiết kế có đồ thị phụ tải chính xác, từ đó tính toán tổn thất công suất và điện áp, cũng như lựa chọn thiết bị bù phù hợp Xác định phụ tải chính xác rất quan trọng vì nếu phụ tải nhỏ hơn thực tế sẽ dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị hoặc nguy hiểm trong trường hợp gây cháy nổ, trong khi phụ tải lớn hơn nhiều sẽ lãng phí ngân sách do lựa chọn thiết bị quá lớn.

Phụ tải điện là một hàm theo thời gian, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ đặc điểm của quá trình công nghệ, chế độ vận hành

Bảng 3.1 Phụ tải Phía áp 15kV

11 Đồ thị phụ tải diện áp 15KV

Bảng 3.2 Phụ tải phía áp 22kV: Ở đây có tính thêm S td =0,625MVA vào đồ thị phụ tải

Bảng 3.3 Phụ tải phía cao áp 110kV : S 110kV = S 22kV + S 15kV + S td

XÁC ĐỊNH T MAX VÀ  CỦA TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP

T MAX là khoảng thời gian lý thuyết, trong đó nếu công suất P max không đổi, lượng điện năng tiêu thụ thực tế sẽ bằng đúng lượng điện năng tính theo công suất này Đây là khái niệm quan trọng trong việc dự đoán và quản lý tiêu thụ điện năng của các thiết bị, giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động và tối ưu hóa năng lượng sử dụng Việc xác định T MAX giúp người dùng dễ dàng tính toán lượng điện năng tiêu thụ chính xác trong một khoảng thời gian nhất định, đồng thời hỗ trợ trong việc lập kế hoạch tiêu thụ năng lượng hợp lý.

Trong hệ thống điện, nếu đồ thị phụ tải có thời gian đặc trưng là T MAX thì đồ thị tổn thất cũng có thời gian đặc trưng tương ứng là τ, gọi là thời gian tổn thất công suất cực đại Thời gian này thể hiện khoảng thời gian mà tổn thất công suất đạt mức cực đại, giúp xác định các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả truyền tải điện năng Việc hiểu rõ mối liên hệ giữa thời gian phụ tải và thời gian tổn thất là essential cho việc thiết kế hệ thống điện tối ưu và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

Bảng 3.4 Phụ tải phía trung áp 22kV: P max = 35MW; cos  0 , 8

Bảng 3.5 Phía hạ áp 15kV: P max %MW ; Cos = 0,8 ; có xét thêm P td = 0,32

Bảng 3.6 Phía cao áp 110kV: P max `MW ; Cos = 0,8

Cấp điện áp 110KV 15KV 22KV

CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠMCHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

TỔNG QUAN

Sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp thể hiện rõ mối liên hệ giữa nguồn điện và phụ tải, trong đó nguồn thường là các đường dây cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp giúp đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải Trạm biến áp còn có thể được trang bị máy phát dự phòng nhằm duy trì cung cấp điện trong trường hợp xảy ra sự cố trong hệ thống, và các máy phát này đóng vai trò như nguồn phụ để đảm bảo an toàn và ổn định điện năng.

Do đó hệ thống luôn đƣợc xem là thành phần quan trọng, cấu trúc của trạm biến áp phải luôn luôn đƣợc giữ liên lạc chặt chẽ

Khi thiết kế trạm biến áp, việc chọn sơ đồ cấu trúc đóng vai trò then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình thiết kế Các yêu cầu chính khi lựa chọn sơ đồ cấu trúc bao gồm phải phù hợp với nhu cầu vận hành, tối ưu hoá hiệu suất và đảm bảo độ tin cậy cao cho hệ thống Việc chọn sơ đồ đúng giúp nâng cao hiệu quả truyền tải điện năng, tiết kiệm chi phí xây dựng và vận hành, đồng thời dễ dàng bảo trì, sửa chữa khi cần thiết Do đó, các kỹ sư cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố kỹ thuật và điều kiện thực tế để lựa chọn sơ đồ phù hợp nhất cho trạm biến áp.

Tính khả thi của dự án đề cập đến khả năng lựa chọn các thiết bị chính như máy biến áp và máy cắt điện phù hợp, đồng thời đảm bảo khả năng thi công, xây lắp và vận hành một cách hiệu quả Việc xác định tính khả thi giúp đảm bảo rằng các phần tử kỹ thuật và công trình có thể được triển khai một cách thuận lợi, đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật và vận hành lâu dài Điều này cũng góp phần tối ưu hóa các nguồn lực và giảm thiểu rủi ro trong quá trình thực hiện dự án.

Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống, bao gồm cả chế độ bình thường và cưỡng bức, nhằm duy trì hoạt động liên tục của toàn bộ hệ thống điện Việc phối hợp này đặc biệt quan trọng khi có một phần tử gặp sự cố hoặc không hoạt động bình thường, giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống Chính vì vậy, thiết kế liên hệ giữa các cấp điện áp cần được thực hiện cẩn thận để hạn chế tối đa ảnh hưởng của sự cố đến toàn bộ mạng lưới điện.

- 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 tƣ hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt

Trong tương lai gần, các trạm biến áp có khả năng phát triển mà không cần thay đổi cấu trúc đã chọn ban đầu Thông thường, một trạm biến áp có thể có nhiều phương án và cấu trúc khác nhau, nhưng việc lựa chọn phương án phù hợp cần dựa trên các khía cạnh quan trọng như khả năng mở rộng, độ ổn định, hiệu quả vận hành và chi phí đầu tư Việc cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố này giúp đảm bảo sự tối ưu trong thiết kế và phát triển hệ thống điện, đồng thời nâng cao tính bền vững và đáng tin cậy của trạm biến áp trong tương lai.

Số lƣợng máy biến áp

- Tổng công suất các máy biến áp

- Tổng vốn đầu tƣ mua máy biến áp

- Tổng tổn hao điện năng qua các máy biến áp

CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM

4.2.1 Phương án 1: Sử dụng hai máy biến áp ba cuộn dây

Hình 4.1 Sơ đồ trạm phương án 1

Thường sử dụng hai máy biến áp ba cuộn dây khi điện áp cao UC = 110kV,

Phương pháp này có ưu điểm là cấu trúc rõ ràng và độ tin cậy cung cấp điện cao, phù hợp với các hệ thống có U T = 22,23 kV và U H  6 kV Tuy nhiên, nhược điểm lớn của nó là chi phí cao hơn nhiều so với phương án sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu, cùng với trọng lượng lớn của máy biến áp có thể gây khó khăn trong việc vận chuyển và lắp đặt.

4.2.2 Phương án 2:Dùng bốn máy biến áp hai cuộn dây tải công suất từ cao sang trung và từ cao sang hạ

Hình 4.1 Sơ đồ trạm phương án 2

Phương án này có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao và phù hợp khi phụ tải ở UT, U H chênh lệch lớn Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là

- Tăng số lƣợng máy biến áp dẫn đến chiếm nhiều diện tích

Tách trạm biến áp thành hai phần riêng biệt là một phương pháp đặt hai trạm biến áp chung trong cùng một vị trí, tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều hạn chế và ít được áp dụng rộng rãi trong thực tế.

- Giá thành cao do cả bốn máy biến áp đều ở cấp điện áp 220kV do đó đòi hỏi phải có cách điện tốt

4.2.3 Phương án 3: Dùng bốn máy biến áp hai cuộn dây tải công suất điện từ cao sang trung, trung sang hạ

Hình 4.1 Sơ đồ trạm phương án 3 Ƣu điểm:

Khi mạng hạ áp bị sự cố thì trung áp vẫn có thể hoạt động bình thường đảm bảo tính liên tục cung cấp điện

- Khi phụ tải ở cấp điện áp thấp bé hơn phụ tải ở cấp điện áp cao (ST > SH )

Máy biến áp ba cuộn dây thích hợp được chế tạo chủ yếu với điện áp thấp, thường từ 6kV trở lên như 10kV hoặc 12kV Khi không có loại máy biến áp ba cuộn dây phù hợp, việc đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả sẽ gặp khó khăn Do đó, việc sử dụng các máy biến áp ba cuộn dây phù hợp là cần thiết để đảm bảo chất lượng truyền tải điện năng và an toàn hệ thống.

- Phương pháp này có độ tin cậy cung cấp điện cao, cấu trúc chặt chẽ, an toàn

Để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống, cần thực hiện quá hai lần máy biến áp nhằm chia tải hợp lý giữa các cấp cao, trung và hạ Hai máy biến áp trung gian phải chịu tải của tất cả phụ tải ở các cấp trung và hạ, do đó, nên chọn máy biến áp có công suất lớn để đáp ứng tốt nhu cầu này Tuy nhiên, khả năng tổn hao năng lượng có thể tăng lên đáng kể Vì vậy, không nên sử dụng hệ thống nếu tổng phụ tải S_H lớn hơn hoặc bằng công suất của máy biến áp S_T, nhằm tránh quá tải và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

Sử dụng bốn máy biến áp nên chi phí tăng, chiếm diện tích lớn, phụ tải 15kV phải qua hai lần biến áp nên tổn thất lớn

Trong 3 phương án ta chọn phương án 1 và 2 , loại phương án 3 vì:

- Do phụ tại ở 2 cấp điện áp 22kv,15kv tương đối gần nhau vì vậy ở phương án 3 sẽ gây tổn thất rất lớn ở MBA cấp 110/22kv

- Trong phương án 3 ta phải chọn MBA cấp 110/22kv có công suất lớn.

CHỌN SỐ LƢỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

4.3.1 Chọn số lƣợng máy biến áp trong trạm

Việc chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào các yếu tố như độ tin cậy cung cấp điện liên tục, công suất yêu cầu, mức tổn thất và tính kinh tế Do đó, có thể lựa chọn sử dụng một, hai hoặc ba máy biến áp để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống.

Một máy biến áp phù hợp cho phụ tải không quan trọng và thường được cấp điện qua một đường dây từ hệ thống điện Trạm biến áp được xây dựng theo hai giai đoạn: ban đầu chỉ lắp đặt một máy biến áp và sau 2-3 năm phát triển phụ tải sẽ lắp thêm máy thứ hai, giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu Thiết kế này có lợi thế là không cần đầu tư lớn ngay từ đầu, tránh tổn thất không tải cao khi máy làm việc non tải, và giảm rủi ro hỏng hóc do máy còn mới, tuổi thọ cao Tuy nhiên, phương án này có hạn chế về tính liên tục của dịch vụ cung cấp điện vì phải chờ đến khi phụ tải tăng mới lắp đặt máy thứ hai, dẫn đến khả năng cung cấp không tối ưu trong giai đoạn đầu.

Hai máy biến áp là phương án thường được sử dụng nhiều nhất vì tính đảm bảo liên tục cung cấp điện cao

Phương án được thiết kế khi:

- Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống

- Khi không có máy biến áp lớn phù hợp với phụ tải

- Không có khả năng chuyên chở và xây lắp máy biến áp lớn

Ba máy biến áp chỉ được sử dụng trong trường hợp đặc biệt:

- Khi không có hai máy biến áp phù hợp

Trạm biến áp đã xây dựng hiện không đủ khả năng đáp ứng phụ tải tăng cao, buộc phải lắp đặt thêm máy biến áp thứ ba để đảm bảo nguồn cung cấp điện liên tục Tuy nhiên, việc bổ sung ba máy biến áp cùng lúc sẽ dẫn đến tăng chi phí đầu tư, mở rộng diện tích xây dựng và làm phức tạp quá trình thi công cũng như vận hành hệ thống.

Với yêu cầu thiết kế ta chọn phương án sử dụng hai máy biến áp vì:

- Trạm được cấp điện từ hệ thống bằng hai đường dây

Đảm bảo tính liên tục trong cung cấp điện là điều cần thiết; khi một máy biến áp gặp sự cố, các máy biến áp còn lại vẫn hoạt động để duy trì nguồn điện cho các phụ tải Việc sử dụng một máy biến áp không đảm bảo tính liên tục, trong khi đó, chọn ba máy biến áp sẽ tăng chi phí và yêu cầu không gian lớn hơn Tuy nhiên, do điều kiện đường sá, cầu cống tại Việt Nam còn hạn chế, khả năng chuyên chở các máy biến áp lớn để phục vụ dự án vẫn gặp khó khăn.

4.3.2 Chọn công suất máy biến áp

Máy biến áp có thể vận hành ở chế độ không tải trong một thời gian ngắn, nhưng cũng có thể hoạt động quá tải trong một khoảng thời gian nhất định mà không gây hỏng hóc ngay lập tức Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát quá tải và vận hành phù hợp để đảm bảo tuổi thọ của máy biến áp Việc duy trì hoạt động trong giới hạn dưới của công suất thiết kế giúp bảo vệ thiết bị và tối ưu hiệu suất làm việc.

Khi trạm có đặt máy biến áp, việc chọn công suất định mức của máy biến áp phải dựa trên khả năng quá tải thường xuyên của thiết bị để đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn.

Trong các trường hợp trạm có đặt hai máy biến áp song song, việc chọn công suất định mức cần phải xem xét khả năng quá tải trong các sự cố hỏng hóc của một trong hai máy biến áp Điều này đảm bảo hệ thống vận hành an toàn và liên tục trong mọi tình huống.

Chế độ quá tải xảy ra khi một phần thời gian hoạt động của máy biến áp vượt quá công suất định mức, gây ra hiện tượng quá tải ngắn hạn Trong phần còn lại của chu kỳ khảo sát, phụ tải của máy biến áp thường thấp hơn công suất tối đa của nó, đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn Việc xác định chế độ quá tải giúp đảm bảo máy biến áp vận hành hiệu quả, tránh nguy cơ hỏng hóc do quá tải kéo dài hoặc đột ngột.

Hệ số quá tải bình thường, ký hiệu là K qtbt, được xác định dựa trên đường cong quá tải bình thường, trong đó phụ thuộc vào các hệ số như K 2, K 1 và T 2 Các hệ số này đại diện cho hệ số non tải, hệ số quá tải và thời gian quá tải, đều được xác định từ đồ thị phụ tải đẳng trị theo bậc hai Việc đánh giá chính xác hệ số quá tải bình thường giúp đảm bảo độ ổn định và an toàn của hệ thống trong các tình huống quá tải.

S max : Công suất cực đại qua máy biến áp

S dmB : Công suất định mức của máy biến áp

Nếu phụ tải của máy biến áp trước sự cố không vượt quá 93% công suất định mức, thì có thể cho phép quá tải 40% (đặc biệt đối với máy biến áp đặt ngoài trời) trong vòng 6 giờ liên tục hàng ngày và duy trì trong tối đa 5 ngày Điều này giúp đảm bảo an toàn vận hành và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống biến áp.

K qtbt : Hệ số quá tải sự cố phụ thuộc vào khả năng tản nhiệt của máy biến áp

K qtsc = 1,4 nếu máy đặt ngoài trời K qtsc = 1,3 nếu máy đặt trong nhà

S max : Công suất cực đại qua máy biến áp

S dmB : Công suất định mức của máy biến áp

4.3.3 Chọn máy biến áp cho các phương án:

Các phương án sử dụng hai máy biến áp ghép song song yêu cầu công suất của máy biến áp phải được chọn dựa trên điều kiện quá tải sự cố Cụ thể, khi một máy biến áp ngưng hoạt động, máy còn lại phải có khả năng quá tải cho phép lớn hơn công suất cực đại của phụ tải để đảm bảo vận hành liên tục và an toàn Trong trường hợp này, hệ số quá tải sự cố được chọn là K qtsc = 1,4 để đảm bảo tính linh hoạt và độ tin cậy cho hệ thống.

Phương án 1: Dùng hai máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

Ta chọn công suất MBA dựa vào công suất cuộn cao S c max 75.625MVA

Nhƣ vậy ta chọn công suất máy biến áp theo công suất cực đại đi qua cuộn cao

Chọn : K qtsc = 1.4 ( MBA đặt ngoài trời)

Chọn máy biến áp tự ngẫu có công suất S dmB = 63MVA, có thông số nhƣ sau: Điện áp định mức

(KV) Điện áp ngắn mạch

Phương án 2: Dùng hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây

Chọn máy biến áp cấp điện áp 110/22 KV

Ta có S max 22 kv 44.375MVA

Nhƣ vậy ta chọn công suất máy biến áp dựa vào quá tải sự cố:

Chọn máy biến áp có công suất S dmB = 32MVA, có thông số sau:

S dm (MVA) Điện áp U N (%) i(%) P O  KW  P N  KW  Giá tiền

Chọn máy biến áp cấp điện áp 110/15 KV

Ta có S max 22 kv 31.25MVA

Nhƣ vậy ta chọn công suất máy biến áp dựa vào quá tải sự cố:

Chọn máy biến áp có công suất S dmB = 25MVA, có thông số sau:

S dm (MVA) Điện áp U N (%) i(%)  P O  KW   P N  KW  Giá tiền

TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNGTRONG MÁY BIẾN ÁP 26 5.1 TỔNG QUAN

TÍNH TOÁN TỔN THẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Hình 5.1.Sơ đồ nối điện phương án 1

Tính toán tổn thất cho MBA 3 pha 3 cuộn dây T 1 , T 2

Ta có: ∆P N.CT =∆P N.CH =∆P N.TH )0

2 = 145 Công suất qua cuộn hạ: S H-MBA = S 15KV

Công suất qua cuộn trung: S T-MBA = S 22KV

Công suất qua cuộn cao: S C-MBA = S 110KV

Bảng 5.1: Bảng phân phối công suất qua các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu T 1 ,T 2

Bảng công suất phía 15KV

Khi có n máy làm việc song song và tỉ lệ công suất 100/100/100:

Tổn thất điện năng trong 1 tổ máy MBA:

Tổn thất điện năng trong 1 năm của 1 MBA: ( vì máy biến áp T 1 và T 2 giống nhau)

∆AnămT1 =∆A nămT2 = ∆A ngàyđêm  365 = 2269.611 365 = 828408.2(kWh /năm)

Tồng tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp của phương án 1 là :

Tính toán tổn thất cho MBA 3 pha 2 cuộn dây T 1 , T 2:

Bảng 5.2 Bảng phân phối công suất qua máy biến áp cách ly

Tổn thất điện năng trong một ngày:

Tổn thất điện năng trong năm:

Tính toán tổn thất cho MBA 3 pha 2 cuộn dây T 3 , T 4:

Bảng 5.3 Bảng phân phối công suất qua máy biến áp cách ly

S(t) 18.75 18.75 25 25 25 31.25 31.25 31.25 28.125 28.125 28.125 18.75 Tổn thất điện năng trong một ngày:

Tổn thất điện năng trong năm:

Tồng tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp của phương án 2 là :

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

KHÁI NIỆM

Khi thiết kế trạm biến áp, cần xem xét các phương án khác nhau để chọn ra giải pháp tối ưu, dựa trên các yếu tố cơ bản như công suất yêu cầu, điều kiện môi trường và ngân sách đầu tư Việc quyết định phương án cuối cùng phụ thuộc vào phân tích kỹ lưỡng các yếu tố này để đảm bảo hiệu quả hoạt động và độ bền của trạm biến áp Chọn phương án phù hợp giúp tối ưu hóa chi phí xây dựng, vận hành và bảo trì, đồng thời đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.

- Khả năng truyền tải và phân phối điện năng theo yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế với đồ thị phụ tải đã cho

Tính đảm bảo hoạt động của các thiết bị và toàn bộ hệ thống là yếu tố then chốt để duy trì sự ổn định và an toàn của hệ thống điện Điều này bao gồm kiểm tra sơ đồ nối điện, đảm bảo liên lạc liên tục giữa các hệ thống và giữa các phần có điện áp khác nhau Việc đảm bảo tính liên tục và ổn định của hệ thống giúp phòng ngừa sự cố và nâng cao hiệu quả vận hành.

Đảm bảo cung cấp điện năng liên tục cho các hộ tiêu thụ trong cả tình huống làm việc bình thường và khi xảy ra sự cố ngoài ý muốn, chẳng hạn như có phần tử bị sự cố và buộc phải tạm ngừng Việc duy trì nguồn điện ổn định là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động của các thiết bị tiêu thụ điện không bị gián đoạn, đồng thời nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện trong mọi tình huống.

- Vốn đầu tƣ xây dựng

- Tổn thất điện năng và các chi phí vận hành hàng năm khác phục vụ cho việc sữa chửa, bảo quản…

Trong quá trình lập kế hoạch, cần chú ý đến tính hiện đại và khả năng phát triển của dự án trong vòng 5 đến 10 năm tới Đặc biệt, vị trí xây dựng, diện tích phù hợp và khả năng thực hiện dự án là những yếu tố quan trọng để đảm bảo sự thành công và phát triển bền vững của công trình.

Yếu tố đầu tiên liên quan đến yêu cầu về kỹ thuật, đảm bảo tính khả thi và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật Yếu tố 4 và 5 tập trung vào các yêu cầu về kinh tế, giúp tối ưu hóa chi phí và hiệu quả dự án Trong khi đó, yếu tố 6 không phải là yêu cầu chính nhưng lại cực kỳ quan trọng, vì nếu bỏ qua hoặc không chú ý đúng mức đến yếu tố này, phương án thiết kế có thể bị từ chối trong điều kiện thực tế, ảnh hưởng đến khả năng triển khai của dự án.

Thiết kế dự án có thể thực hiện theo hình thức xây lắp một lần, hoàn thiện trước khi bắt đầu vận hành khai thác, hoặc chia thành nhiều giai đoạn, xây dựng và đưa vào vận hành từng phần sau khi hoàn thành từng giai đoạn Việc này giúp phân bổ vốn đầu tư theo từng giai đoạn, giảm thiểu rủi ro tài chính và tối ưu hóa dòng tiền Chi phí đầu tư không được sử dụng toàn bộ ngay lập tức mà phân chia phù hợp với tiến độ xây dựng và vận hành từng giai đoạn nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế và quản lý dự án hiệu quả.

Hiện nay, đánh giá yêu cầu kỹ thuật về tính đảm bảo và linh hoạt dựa trên thiệt hại kinh tế như độ tin cậy, thời gian mất điện và chi phí bồi thường cho khách hàng Việc tính toán này giúp xác định chi phí hàng năm và tổng hợp các yếu tố kinh tế-kỹ thuật, tạo tiền đề cho việc so sánh các phương án tối ưu Các phân tích này giúp đưa ra quyết định chính xác nhằm giảm thiểu thiệt hại kinh tế và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Khi so sánh vốn đầu tư giữa các phương án, cần tập trung vào các thiết bị chính như máy biến áp, máy cắt điện, chi phí vận chuyển và xây lắp Các khoản chi phí phụ như đường dây, dao cách ly, thanh góp và máy biến dòng điện thường có mức độ ảnh hưởng nhỏ và có thể bỏ qua để dễ dàng đánh giá hiệu quả đầu tư.

Vì vậy, vốn đầu tư của một phương án xác định theo biểu thức:

V B : giá tiền của máy biến áp

KB: hệ số tính đến chi phí chuyên chở và xây lắp

VTBPP: giá tiền chi phí để xây dựng thiết bị phân phối điện đƣợc xác định nhƣ sau:

V TBPP = n 1 V TBPPV1 + n 2 V TBPPV2 + n 3 V TBPPV3 + …=  n i V TBPPVi

Với: n 1 , n 2 …là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U 1 , U 2 …

Tính phí tổn vận hành hàng năm (P):

Phí tổn vận hành hàng năm gồm 3 phần:

Do tổn thất điện năng qua các máy biến áp:

 : Tổn thất điện năng trong các máy biến áp trong một năm

Chi phí để bảo quản thiết bị khấu hao vốn đầu tƣ, phụ thuộc vào vốn đầu tƣ

Trong đó: a% là hệ số khấu hao hàng năm tính bằng phần trăm

Chi phí bồi thường sự thiệt hại do mất điện: Y

P = P B + P V + Y Khi sơ bộ phân tích ta có thể không xét đến Y

Khi so sánh về mặt kinh tế giữa hai phương án nếu:

Có thể kết luận về mặt kinh tế phương án II tốt hơn phương án I

Nhưng thực tế ta thường gặp: VI> V II ; P I < P II trường hợp này cần tính thời gian thu hồi chênh lệch vốn đầu tƣ T:

Và so sánh với thời gian chuẩn của mỗi nước: T ch

Nếu T < T ch thì phương án I có vốn đầu tư V I lớn hơn sẽ là phương án tốt hơn về kinh tế

Nếu T > T ch thì phương án II có phí tổn hàng năm lớn hơn sẽ là phương án tốt hơn về kinh tế

Thời gian thu hồi chênh lệch vốn đầu tư chuẩn phụ thuộc vào từng nước và từng giai đoạn, có thể lấy bằng 8 năm

6.2.2 Về kỹ thuật Đánh giá về kỹ thuật một phương án là vấn đề rất phức tạp, phụ thuộc vào quan điểm, kinh nghiệm, thời điểm và thực tế của từng nước

6.2.3 So sánh kinh tế - kỹ thuật:

Trong quá trình lựa chọn phương án, cần xem xét cả yếu tố kỹ thuật và kinh tế Mặc dù phương án này có kỹ thuật tốt hơn, nhưng về mặt kinh tế lại không khả thi Do đó, quyết định cuối cùng cần dựa trên hàm chi phí C để đảm bảo lựa chọn tối ưu cho cả hai tiêu chí.

Nếu chỉ xây dựng trong 1 năm:

C = p v V + P Nếu xây dựng kéo dài trong nhiều năm (T năm):

C  V  t 1 T  t  Nếu xây dựng chia thành nhiều giai đoạn, trong T năm; Trong đó xong phần nào đƣa vào khai thác ngay thì:

C  V  t  t 1 T  t  Trong đó: p V : hệ số hiệu quả sử dụng vốn đầu tƣ của ngành kinh tế

V t : Vốn đầu tƣ huy động trong năm thứ t

 = p V : hệ số hiệu quả sử dụng vốn đầu tƣ của ngành kinh tế

 = p Vt : hệ số hiệu quả đã tính đổi sử dụng vốn đầu tƣ

Khi thiết kế điện: p V = 0,12; p Vt = 0,08 pt: phí tổn vận hành của năm thứ t

P: phí tổn vận hành tổng

Nếu có xét đến cả sự thiệt hại nền kinh tế chung Y thì hàm chi phí sẽ xác định theo các biểu thức:

C V  t  t 1 T  t  Phương án tối ưu là phương án có chi phí C bé nhất

TÍNH TOÁN SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN

- Vốn đầu tư của phương án:

Ta bỏ qua V TBPP vì cả 2 phương án có thiết bị phân phối tương đối giống nhau

- Phí tổn vận hành hàng năm:

- Tổn thất điện năng qua các máy biến áp:

Với:   0 , 05 USD / KWh  50 USD / MWh

- Chi phí để bảo quản thiết bị khấu hao vốn đầu tƣ:

Vậy chi phí kinh tế cho phương án 2 là:

- Vốn đầu tư của phương án:

Ta bỏ qua V TBPP vì cả 2 phương án có cùng thiết bị phân phối

Gồm 2 MBA 32MVA giá 550.10 3 USD và 2 MBA 25 MVA giá 500.10 3 USD

- Phí tổn vận hành hàng năm:

- Tổn thất điện năng qua các máy biến áp:

Với:   0 , 05 USD / KWh  50 USD / MWh

- Chi phí để bảo quản thiết bị khấu hao vốn đầu tƣ:

Vậy chi phí kinh tế cho phương án 3 là:

Bảng 6.1 chi phí kinh tế

Phương án Chi phí (USD/năm)

Chọn phương án thiết kế

- Chi phí kinh tế cho phương án 1:

- Chi phí kinh tế cho phương án 2:

Cả hai phương án đều có độ tin cậy cao về mặt kỹ thuật, tuy nhiên phương án 2 gặp phải nhiều tổn thất khi vận hành và yêu cầu diện tích đặt máy biến áp lớn không đồng nhất, làm giảm lợi ích của trạm biến áp GIS Về mặt kinh tế, chi phí của phương án 2 cao hơn so với phương án 1 (C2 > C1) Do đó, phương án 1 được lựa chọn làm phương án thiết kế tối ưu.

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP

Sơ đồ nối điện thể hiện dưới dạng hình vẽ giúp biểu diễn rõ ràng mối quan hệ giữa các thiết bị điện và khí cụ điện Nó thể hiện nhiệm vụ chính của hệ thống là nhận điện từ nguồn, sau đó phân phối đến các phụ tải theo cùng cấp điện áp Việc hiểu sơ đồ nối điện là yếu tố quan trọng trong việc lắp đặt và vận hành hệ thống điện an toàn, hiệu quả.

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…

Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải

Sơ đồ nối điện đa dạng dựa trên cấp điện áp, số phần tử nguồn, tải, công suất tổng và tính chất của các phụ tải Để đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả, sơ đồ nối điện cần phù hợp với các yêu cầu về kỹ thuật và an toàn điện Việc lựa chọn sơ đồ nối phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống, giảm thiểu tổn thất năng lượng và duy trì độ ổn định của hệ thống điện Chọn sơ đồ nối phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện và an toàn cho các thiết bị tải.

Tính đảm bảo trong cung cấp điện là yếu tố quan trọng, đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu và phù hợp với mức độ phụ tải cần thiết Độ tin cậy của sơ đồ nối điện được đánh giá qua khả năng duy trì nguồn điện liên tục, thời gian ngừng cung cấp điện và lượng điện năng không đủ cung cấp cho các hộ tiêu thụ Việc đảm bảo này giảm thiểu thiệt hại cho phụ tải do mất điện, tăng độ tin cậy hệ thống và đảm bảo an toàn cho người dùng.

Tính linh hoạt trong hệ thống là khả năng thích ứng với các chế độ vận hành khác nhau, giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động cao hơn Tuy nhiên, khi sử dụng nhiều thiết bị trong sơ đồ hệ thống, nguy cơ xảy ra sự cố cũng tăng lên, ảnh hưởng đến độ tin cậy và an toàn của hệ thống Do đó, việc cân nhắc giữa tính linh hoạt và khả năng đảm bảo hoạt động liên tục là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của hệ thống kỹ thuật.

40 lại giảm xuống Vì vậy tùy theo từng trường hợp cụ thể mà chọn sơ đồ có tính đảm bảo và linh hoạt nhất định

Tính kinh tế của hệ thống biến áp thể hiện qua vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm, bao gồm cả những thiệt hại do tổn thất qua máy biến áp Ngoài ra, cần quan tâm đến tính hiện đại của sơ đồ biến áp và xu hướng phát triển chung trong ngành, đặc biệt là tiến bộ trong công nghệ chế tạo và cấu trúc của các khí cụ điện.

Mô hình sơ đồ nối điện cần có khả năng phát triển linh hoạt, đáp ứng không chỉ yêu cầu hiện tại mà còn phù hợp với sự mở rộng trong tương lai gần khi tăng nguồn hoặc tải Thiết kế sơ đồ phải đảm bảo dễ dàng mở rộng, nâng cấp mà không gặp khó khăn hoặc phải phá bỏ, thay đổi cấu trúc ban đầu Điều này giúp hệ thống dễ dàng thích nghi với sự phát triển về quy mô và công suất, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả lâu dài.

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

6.5.1 Sơ đồ nối điện ở cấp 110kV

Trạm biến áp liên kết với hệ thống gồm hai đường dây dài 100km, sử dụng hai máy biến áp hoạt động song song để đảm bảo khả năng cung cấp điện liên tục Hệ thống còn có hai đường dây phụ tải 110kV, tăng cường khả năng truyền tải và độ tin cậy của hệ thống điện Để phù hợp với yêu cầu vận hành, chọn sơ đồ hai hệ thống thanh góp có máy cắt liên lạc giúp cải thiện tính linh hoạt và an toàn trong quá trình vận hành Sơ đồ này có hai chế độ làm việc phù hợp với các tình huống khác nhau của hệ thống điện, đảm bảo ổn định và liên tục cung cấp điện năng.

Hệ thống thanh góp gồm có một hệ thống thanh góp làm việc chính và một hệ thống thanh góp dự phòng, cho phép chuyển đổi linh hoạt khi xảy ra sự cố hoặc cần sửa chữa Các phần tử nối vào thanh góp làm việc thông qua máy cắt và dao cách ly, giúp sơ đồ hoạt động như một thanh góp không phân đoạn nhưng linh hoạt hơn trong việc xử lý sự cố Khi một thanh góp gặp sự cố hoặc cần bảo trì, toàn bộ hệ thống có thể chuyển sang sử dụng thanh góp dự phòng chỉ trong thời gian ngắn, đảm bảo liên tục cung cấp điện Đồng thời, sơ đồ này còn cho phép thực hiện sửa chữa máy cắt của phần tử nào đó bằng cách chuyển đổi qua đường đi của thanh góp thứ hai, qua máy cắt liên lạc, điều này giúp phân phối tải đều trên cả hai thanh góp và giảm thiểu thời gian mất điện Sơ đồ này mang lại ưu điểm lớn về khả năng vận hành liên tục và dễ dàng thao tác bảo trì, sửa chữa hệ thống thanh góp.

6.5.2 Sơ đồ nối điện ở cấp 22, 15kV Để đảm bảo cung cấp điện, thuận tiện trong vận hành, giảm diện tích xây dựng trạm, tiện lợi khi lắp đặt trạm khi lắp đặt các thiết bị Ta chọn tủ điện trọn bộ, đặt trong nhà theo sơ đồ một hệ thống thanh góp có máy cắt phân đoạn

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

TỔNG QUAN

Ngắn mạch trong hệ thống điện là hiện tượng các dây dẫn pha chạm nhau, chạm đất hoặc chạm dây trung tính, gây ra sự giảm đáng kể tổng trở của hệ thống Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện và điện áp trong hệ thống sẽ thay đổi mạnh, tiềm ẩn nguy cơ gây hư hỏng thiết bị và mất an toàn Hiểu rõ về hiện tượng này giúp nâng cao khả năng phòng chống và xử lý sự cố trong hệ thống điện một cách hiệu quả.

Ngắn mạch thoáng qua là loại ngắn mạch phổ biến, có khả năng tự hết và được loại trừ dễ dàng bằng các máy cắt Trong khi đó, ngắn mạch lâu dài vẫn còn tồn tại sau khi đóng lại máy cắt sau tác động cắt tạm thời nếu chưa có biện pháp xử lý phù hợp.

Ngắn mạch trong hệ thống điện chia thành ngắn ba pha đối xứng và ngắn mạch không đối xứng Ngắn mạch 3 pha (N (3) ) là loại sự cố nặng nề nhất

Hâ ̣u quả của ngắn ma ̣ch:

Phát nóng xảy ra khi dòng ngắn mạch vượt quá dòng định mức, gây nhiệt quá tải cho các phần tử mạch điện, mặc dù thời gian ngắn Hiện tượng này có thể dẫn đến quá nhiệt, làm giảm tuổi thọ của các thiết bị và gây hỏng hóc hệ thống điện Việc kiểm soát dòng ngắn mạch là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và ổn định trong hệ thống điện.

- Tăng lực điện động: ứng lực điện từ giữa các dây dẫn có giá trị lớn ở thời gian đầu của ngắn mạch có thể phá hỏng thiết bị

Điện áp giảm và mất đối xứng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của phụ tải, dẫn đến giảm điện áp từ 30 đến 40% chỉ trong vòng một giây Hiện tượng này có thể khiến động cơ điện ngừng quay đột ngột, gây gián đoạn sản xuất và làm hỏng sản phẩm.

- Gây nhiễu đối với đường dây thông tin ở gần do dòng thứ tự không sinh ra khi ngắn mạch chạm đất

Gây mất ổn định hệ thống dẫn đến nguy cơ tan rã khi không cách ly kịp thời phần tử bị ngắn mạch, đây là hậu quả trầm trọng nhất của sự cố Việc xử lý nhanh chóng các phần tử gặp sự cố đóng vai trò quan trọng trong duy trì hoạt động ổn định của hệ thống điện Nếu không phát hiện và cách ly sớm, hệ thống có thể mất khả năng ổn định, gây gián đoạn trong cung cấp điện và ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hoạt động kinh tế và sinh hoạt.

Ngắn mạch là một sự cố nguy hiểm nghiêm trọng đối với hệ thống điện, có thể gây hỏng hóc thiết bị và mất an toàn Nếu không được xử lý nhanh chóng, dòng ngắn mạch có thể phá hủy toàn bộ thiết bị trước nó, gây thiệt hại lớn về kinh tế và ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống Vì vậy, việc phát hiện và loại trừ ngắn mạch kịp thời là cực kỳ quan trọng để đảm bảo an toàn và duy trì sự ổn định của hệ thống điện.

7.1.1 Mục đích tính dòng ngắn mạch:

So sánh, đánh giá, chọn lựa sơ đồ nối điện

- Chọn các khí cụ, dây dẫn, thiết bị điê ̣n

- Thiết kế và chỉnh đi ̣nh các loa ̣i bảo vê ̣

- Nghiên cƣ́ u phu ̣ tải, phân tích sƣ̣ cố, xác định phân bố dòng

Tính toán dòng ngắn mạch (I_N) là nhiệm vụ quan trọng để chọn lựa đúng các thiết bị điện như máy cắt, kháng điện, biến dòng, và biến điện áp cũng như các phần dẫn điện như dây dẫn, thanh dẫn, cáp Vì mục đích này, việc chỉ tính dòng ngắn mạch 3 pha (N(3)) được ưu tiên do sự cố này có mức độ nghiêm trọng hơn so với ngắn mạch 2 pha (N(2)) và 1 pha (N(1)).

Trong mạng cao áp, chỉ xét tới cảm kháng và bỏ qua trở kháng vì thành phần trở kháng R rất nhỏ so với cảm kháng X Để đơn giản trong quá trình tính toán, ta giả thiết rằng phần trở kháng R có ảnh hưởng không đáng kể so với cảm kháng X Việc này giúp giảm bớt độ phức tạp trong phân tích mạch và tập trung vào đo lường ảnh hưởng của cảm kháng trong hệ thống cao áp.

- Hệ thống 3 pha là đối xứng

- Sức điện động của các nguồn khi ngắn mạch ở xa qua điện kháng lớn coi nhƣ không đổi

- Không xét tới ảnh hưởng của phụ tải

Chọn các đại lƣợng cơ bản: S cb = 100 (MVA)

U cbC = 115 (kV); U cbT = 23 (kV) ; U cbH = 15.75 (kV)

CÁC GIÁ TRỊ TÍNH NGẮN MẠCH

Điện kháng dây nối lên hệ thống:

Thông số của hệ thống X HT = 0.14 ; S HT = 1000 (MVA)

 S    Điện kháng của các MBA: Đối với 2 MBA từ ngẫu T1,T 2 :

200 200 63 cb cbC N CT N CH N TH dm

200 200 63 cb cbT N CT N TH N CH dm

200 200 63 cb cbH N TH N CH N CT dm

TÍNH NGẮN MẠCH CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Hình 7.2.Sơ đồ mô phỏng PowerWorld phương án 1

Ta xét ngắn mạch tại 3 điểm: thanh góp 110 kV(N 1 ), thanh góp 22 kV(N 2 ), thanh góp

…….Tính ngắn mạch 3 pha tại điểm N 1

46 Ngắn mạch tại N 1 tại thanh góp 110KV a Ngắn mạch tại N 2 :

Hình 7.4 bảng số liệu tính ngắn mạch tại N 2 b Ngắn mạch tại N 3 :

Hình 7.5 Sơ đồ tương đương tính ngắn mạch tại N 3

CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN CHÍNH

CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY

Máy cắt là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp, có vai trò chính trong việc kiểm soát dòng điện trong hệ thống Nó không chỉ đóng cắt dòng điện phụ tải mà còn phục vụ công tác vận hành an toàn, nhanh chóng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện Nhờ đó, máy cắt đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ an toàn và ổn định cho hệ thống lưới điện cao áp.

Máy cắt đƣợc chọn theo các điều kiện sau:

- Điện áp: UđmMC ≥ U làm việc

- Ổn định nhiệt : I2nh  tnh ≥ BN

- Ổn định lực điện động : illđ ≥ ixk

- Điều kiện cắt : IcắtMC ≥ INM

Dao cách ly được sử dụng để cách ly nhằm phục vụ cho công tác sửa chữa và kiểm tra thiết bị Ngoài ra, nó còn có thể được dùng để đóng cắt dòng không tải của máy biến áp, đặc biệt khi công suất của máy không quá lớn, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành hệ thống điện.

Máy cắt đƣợc chọn theo các điều kiện sau:

+ Điện áp: UđmDCL ≥ U làm việc

+ Ổn định nhiệt : I 2 nh t nh ≥ B N

+ Ổn định lực điện động : i llđ ≥ i xk

CHỌN CÁC KHÍ CỤ CHÍNH CHO PHƯƠNG ÁN

Thanh góp 110 kV gồm hai hệ thống mạch đường dây khác nhau, do đó cần tính toán tất cả các dòng cường lực trên các mạch này để xác định chính xác công suất vượt dòng Việc này giúp lựa chọn máy cắt và dao cách ly phù hợp với đặc thù của hệ thống thanh góp 110 kV, đảm bảo an toàn vận hành và độ ổn định của hệ thống truyền tải điện.

Mạch đường dây nối với thanh cái 110 KV: ( 2 đường dây)

 Dựa vào dòng cƣỡng bức và dòng ngắn mạch Ta chọn GESG1440

Bảng 8.1: bảng thông số kỹ thuật của bộ GESG1440

Power Frequency Withstand Voltage kV, rms 275

Lightning Impulse Withstand Voltage kV, peak 650

Switching impulse withstand voltage kV, peak -

Rated short time withstand current kA, rms 40

Rated short circuit breaking current kA, rms 40

No of breakes per pole - 1

Operating sequence - O - 0.3sec - CO - 3min - CO

Rated making current CB kA, peak 100 /104

CB - Motor spring, Motor, Manual

Rated filling pressure of GIS kgf/cm2 ã G 5

SF6 gas at 20℃℃ ES kgf/cm2 ã G 5

Double Bus System (Gas to Air Bushing)

Hình 8.2: Ảnh thiết bị và sơ đồ đơn tuyến 110kv Bus Coupler

Hình 8.3: Ảnh thiết bị và sơ đồ đơn tuyến 110kv

Double Bus System (Cable Connection)

Hình 8.4: Ảnh thiết bị và sơ đồ đơn tuyến 110KV

Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài

Trong quá trình tính toán hệ thống cáp, các yếu tố quan trọng gồm có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ (k1), hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song (k2), hệ số hiệu chỉnh theo độ nghiêng của cáp (k3), và hệ số quá tải của cáp (kqt) Việc áp dụng đúng các hệ số này giúp đảm bảo an toàn, hiệu quả và độ bền của hệ thống cáp điện trong quá trình hoạt động Các yếu tố này cần được tính toán chính xác dựa trên điều kiện thực tế để tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ của cáp.

Chọn cáp theo điều kiện cho phép:

   k 1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k 1 =0.94 chọn nhiệt độ môi trường 30 0 C k2=1- cáp đơn k3= 1 - hệ số hiệu chỉnh theo độ nghiêng của cápkqt- hệ số quá tải của cáp = 1.3

Ta có hệ số điền kín phụ tải 0.7 chọn loại cáp dầu 110kv loại MHAW B tiết diện

Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

Xem ngắn mạch là ở xa nguồn trong thời gian tồn tại là 1 giây

Thanh góp 22 kV có hai hệ thống mạch đường dây riêng biệt, do đó cần tính toán tất cả các dòng cường độ qua các mạch này để xác định lựa chọn phù hợp cho máy cắt và dao cách ly Việc xác định chính xác các dòng cường độ trên các hệ thống mạch là bước quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống điện 22 kV Các dòng cường độ triệu tập này đóng vai trò quyết định trong việc chọn thiết bị bảo vệ phù hợp, đảm bảo an toàn và ổn định hệ thống Vì vậy, tính toán các dòng cường lực trên hai hệ thống mạch giúp tối ưu hóa việc lựa chọn thiết bị cắt và dao cách ly, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điện 22 kV.

Hình 8.5: ảnh thiết bị và sơ đồ đơn tuyến 22kv Bus Section Circuit

Hình 8.6 Ảnhthiết bị và sơ đồ đơn tuyến 22KV

Bảng 8.2: bảng thông số kỹ thuật của bộ GESG1440

Rated making current CB kA, peak 65

Rated filling pressure of GIS kgf/cm2 ã G 0.5

SF6 gas at 20℃℃ ES kgf/cm2 ã G 0.5

Hệ số hiệu chỉnh trong hệ thống gồm có k1 là hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ, k2 là hệ số điều chỉnh theo số lượng cáp đặt song song, k3 là hệ số điều chỉnh dựa trên độ nghiêng của cáp, và kqt đại diện cho hệ số quá tải của cáp để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công và vận hành hệ thống cáp.

Ta có công suất S max 56,95MVA ax22kV 56.95

K0 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, trong đó việc chọn cáp XLPE 24 kV do ALCATEL sản xuất đã được hiệu chỉnh sẵn, do đó không cần áp dụng hiệu chỉnh thêm Hệ số k2 bằng 1 cho cáp đơn loại 1 không đai thép, giúp tính toán chính xác hơn về khả năng chịu tải của cáp Hệ số k3 điều chỉnh theo độ nghiêng của cáp, phản ánh tác động của góc nghiêng đến khả năng chịu lực Hệ số quá tải của cáp (kqt) là 1.3, nhằm đảm bảo an toàn và độ bền của hệ thống truyền tải điện.

Chọn cáp đồng tiết diện 1200 mm 2 dòng cho phép cáp ở vùng nóng, trong không khí là 1400 (A)

Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:

Tại thanh góp 15 kV, có hai hệ thống mạch đường dây khác nhau cần được phân tích Để chọn máy cắt và dao cách ly phù hợp, cần tính toán tất cả các dòng cường độ trên các mạch này Việc đo lường và tính toán chính xác các dòng điện là bước quan trọng để đảm bảo thiết bị hoạt động an toàn và hiệu quả, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống điện 15 kV.

Bảng 8.3: Bảng thông số kỹ thuật của bộ GESG1440

Rated making current CB kA, peak 65

Rated filling pressure of GIS kgf/cm2 ã G 0.5

SF6 gas at 20℃℃ ES kgf/cm2 ã G 0.5

Hình8.7: Ảnh thiết bị và sơ đồ đơn tuyến 15KV Bus Section Circuit

Hình 8.8: Ảnh thiết bị và sơ đồ đơn tuyến 15kv

Trong bài viết này, chúng ta cần chú ý đến các hệ số hiệu chỉnh quan trọng gồm có: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ (k1), hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song (k2), hệ số hiệu chỉnh theo độ nghiêng của cáp (k3), và hệ số quá tải của cáp (kqt) Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống cáp, đồng thời giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế và vận hành Việc tính toán chính xác các hệ số này là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, phù hợp với các điều kiện môi trường và kỹ thuật cụ thể.

Ta có công suất S max 46.825MVA ax22kV 46.825

K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, với cáp XLPE 24 kV do ALCATEL chế tạo đã được hiệu chỉnh phù hợp, do đó không cần điều chỉnh thêm Hệ số K2 bằng 1 đối với cáp đơn loại 1 không có đai thép, trong khi K3 là hệ số hiệu chỉnh theo độ nghiêng của cáp, thể hiện mức độ ảnh hưởng của tư thế lắp đặt lên khả năng chịu tải Hệ số quá tải của cáp (Kqt) được xác định là 1.3, giúp đảm bảo độ an toàn khi vận hành dưới nhu cầu quá tải.

Chọn cáp đồng tiết diện 1200 mm 2 dòng cho phép cáp ở vùng nóng, trong không khí là 1400 (A)

Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

8.2.7 Chọn máy biến dòng điện:

Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 15.75 kV

Máy biến dòng điện đƣợc chọn theo các điều kiện :

Cấp chính xác : theo dụng cụ có yêu cầu cao nhất

Về điện áp : U đmBI ≥ Ucấp điện áp làm việc

Về dòng điện : I đmBI ≥ I cb max

Về phụ tải: Z 2đmBI ≥ Z 2 = r 2 Ổn định động: 2k lđđ I 1đm ≥ ixk Ổn định nhiệt : (k nh I 1đm ) 2 t nh ≥ B N

Bảng 8.4 Thông số phụ tải máy biến dòng điện

Công tơ kế tác dụng CA4Y-H672M 2.5 - 2.5

Công tơ kế phản kháng CA4Y-H672M 2.5 2x2.5 2.5

Chọn cấp chính xác là 0.5% vì có công tơ

Ta có dòng cƣỡng bức tại thanh góp 15kV là Icb = 1.474 (kA)

Chọn biến dòng đặt trên cả 3 pha, mắc hình sao

Chọn BI kiểu SF6 gas insulated

Bảng 8.5 Thông số biến dòng

Bội số ổn định nhiệt

Phụ tải pha A, pha C là cao nhất : SPhụ tải max = 10.1(VA)

Tổng trở phụ tải đo mắc vào pha có phụ tải max

Giả sử chiều dài từ biến dòng đến đồng hồ đo là 50m

Chọn dây dẫn đồng có tiết diện là

Chọn dây dẫn đồng có tiết diện 4 mm 2

Bảng 8.6 Thông số dây đồng [1; phụ lục 8.7; trang 308]

Tiết diện (mm 2 ) Đường kính dây dẫn (mm) Điện trở một chiều ở 20 0 C (Ω/km)

Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

Do I đmBI >1000A nên không cần kiểm tra độ ổn định nhiệt

Kiểm tra ổn định động

Bội số ổn định lực điện động

I Iđđ = 120 (kA) > I xk3 = 31.414 (kA) : thỏa điều kiện ổn định động

Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 22 kV

Ta có dòng cƣỡng bức tại thanh góp 22kV là I cb = 1.164 (kA)

Bảng 8.7 Thông số biến dòng

Phụ tải pha A, pha C là cao nhất : SPhụ tải max = 10.1(VA)

I Iđđ = 100 (kA) > I xk3 = 26.125(kA) : thỏa điều kiện ổn định động

Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 110 kV

Ta có dòng cƣỡng bức tại thanh góp 110kV là Icb = 0.462 (kA)

Bảng 8.9Thông số biến dòng

Phụ tải pha A, pha C là cao nhất : SPhụ tải max = 10.1 (VA)

Chọn dây dẫn đồng có tiết diện 4mm 2

I Iđđ = 124 (kA) > I xk = 7.933(kA) : thỏa điều kiện ổn định động

Chọn máy biến điện áp:

Bảng phụ tải của BU đo các phụ tải cấp 15kV

Bảng 8.11 Thông số phụ tải các dụng cụ đo

Dụng cụ đo Kiểu Số lƣợng

Phụ tải pha AB (VA)

Phụ tải pha BC (VA)

Công tơ kế tác dụng CA4Y-H672M 1 8 8

Công tơ kế phản kháng CA4Y-H672M 1 12 12

Hệ thống điện áp 15 kV gồm 10 đường dây phụ tải, cung cấp nguồn điện cho các thiết bị và hệ thống tiêu thụ Ngoài ra, có 2 đường dây kết nối đến cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu để đảm bảo cung cấp điện ổn định Một đường dây nữa được thiết kế để kết nối đến máy cắt phân đoạn nhằm đảm bảo an toàn và phân đoạn hệ thống khi cần thiết Tổng cộng, hệ thống có tất cả 13 bộ đồng hồ chỉ thị để theo dõi và quản lý hiệu quả hoạt động của các mạch điện.

Biến điện áp AB có phụ tải phía thứ cấp S AB = 377 (VA)

Biến điện áp BC có phụ tải phía thứ cấp S BC = 403 (VA)

Chọn hai máy biến điện áp một pha với cấp chính xác 0.5

U đmBU = 15 (kV) và S đmBU Sphụ tải một pha max= 403 (VA) Chọn BU cấp chính xác 0.5; kiểu SF6 gas insulated

Bảng 8.12 Thông số máy biến điện áp kiểu SF6 gas insulated

(kV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức với cấp chính xác 0.5%

Sơ cấp Thứ cấp chính Thứ cấp phụ

Tổng công suất phụ tải BU cấp 22( kV) là S AB + S BC = 780 (VA)

Chọn dây nối giữa BU và các dụng cụ đo

Dòng qua dây dẫn thứ cấp:

Coi I a =I c = 4.03 (A) chọn dây dẫn ứng với I a = 4.03(A)= > I b = 3.I a = 6.98 (A) Điện áp giáng trên dây dẫn AB là

Chọn khoảng cách từ biến điện áp đến các đồng hồ đo là 50 mét và bỏ qua góc lệch pha giữa các dòng I_a, I_b để đơn giản hóa tính toán Do công tơ có độ chính xác ΔU = 0,5%, nên dây dẫn có tiết diện phù hợp sẽ được chọn dựa trên các tiêu chuẩn an toàn và khả năng chịu tải Điều này giúp đảm bảo đo lường chính xác và an toàn trong hệ thống điện.

Bảng 8.14 Thông số phụ tải các dụng cụ đo

Hệ thống cấp điện áp 22 kV gồm có 15 đường dây phụ tải, đảm bảo cung cấp điện ổn định và liên tục cho các khu vực phụ tải quan trọng Trong đó, có hai đường dây kết nối đến cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu, giúp tối ưu hóa quá trình biến đổi điện áp Ngoài ra, còn có một đường dây đến máy cắt phân đoạn để kiểm soát và bảo vệ hệ thống điện Tổng cộng, hệ thống này trang bị 18 bộ đồng hồ chỉ thị, giúp theo dõi và giám sát hiệu quả hoạt động của toàn bộ mạng lưới điện.

Biến điện áp AB có phụ tải phía thứ cấp S AB = 435 (VA)

Biến điện áp BC có phụ tải phía thứ cấp S BC U8 (VA)

Coi I a =I c = 5.58 (A) chọn dây dẫn ứng với I a = 5.58(A)= > I b = 3.I a = 9.66(A) Điện áp giáng trên dây dẫn AB là

Chọn khoảng cách từ biến điện áp đến các đồng hồ đo là 50 mét giúp đảm bảo chính xác trong quá trình đo lường Để đơn giản hóa phép tính, ta bỏ qua góc lệch pha giữa các dòng I_a và I_b Với công tơ có độ lệch điện áp ΔU = 0,5%, dây dẫn có tiết diện đồng cần được chọn phù hợp để đảm bảo an toàn và hiệu quả truyền tải điện năng.

Chọn máy biến điện áp cho cấp 110kV

Bảng 8.17 Thông số phụ tải các dụng cụ đo[3;phụ lục XV;Trang 323-324] và [1;phụ lục 12;Trang 328]

Cấp 110 kV có 4 mạch đường dây đến phụ tải, một đường dây đến máy cắt phân đoạn, 2 mạch hệ thống

Biến điện áp AB có phụ tải phía thứ cấp S AB = 7*29 3 (VA)

Biến điện áp BC có phụ tải phía thứ cấp S BC = 7*31!7 (VA)

Công suất cực đại (VA)

Coi I a =I c = 2.17 (A) chọn dây dẫn ứng với I a =2.17(A) = > I b = 3.I a = 3.76 (A) Điện áp giáng trên dây dẫn AB là

Chọn khoảng cách từ biến điện áp đến các đồng hồ đo là 50 mét để đảm bảo độ chính xác Để đơn giản trong tính toán, ta bỏ qua góc lệch pha giữa các dòng Iₐ và I_b Với công tơ có độ chỉnh lệch điện áp ΔU = 0,5%, dây dẫn tiết diện đồng sẽ được chọn phù hợp nhằm đảm bảo hiệu quả truyền tải điện năng và an toàn trong hệ thống.

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤBẢO VỆ RƠLE

LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ

GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀTHÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG

Định dạng
Số trang	181
Dung lượng	2,91 MB