Thiết kế trạm biến áp 220- 110 - 22KV Tác giả Lê anh dũng

HI.Tính toán ngắn mạch cho 3 phương án trang 70 CHƯƠNG VIII.CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN I.Khái niệm chung trang 80 III.Chọn máy cắt điện, máy cắt phụ tải, đao cách ly trang

LE ANH DUNG

104103009

THIET KE TRAM BIEN AP 220K V/110KV/22KV CHUYEN NGANH : DIEN CONG NGHIEP

LUAN VAN TOT NGHIEP

Giso vién huéng din: TRANTHANHSON = Jab

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯONG ĐẠI HỌC _ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

X3 $ a tt

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý : SV phải đồng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

1 Đầu để luận án tốt nghiệp :

" Thưế kè TBA AAO RM [ AMOKY, [228 KM ME Ube LE

~ Tah toGn chow MBA a pptaaiienianeyinanvinannntnn eetisnennnssns

Cher 8E TEA Pe

ee

OPO APE, Ll EME co ai

3 Ngay giao nhiém vu lufn dn J3/ $2/2004

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ #Ó/0Ỡ 2009

5 Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

| TAS TBR, hanh Ádh U 40Đ2 - |

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

Ngày #1 thang Op nam 200.4 (Ký và ghỉ rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghỉ rõ họ tên) Le —

BA)” ©Ÿ THUẬT CÔNG Ha

MỤC LỤC

so LL] ee

PHAN A: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRẠM

CHUONG I: TONG QUAN VE TRAM BIEN AP

I.Gidi thiéu vé tram bién 4p

I.Đồ thị phụ tải từng cấp điện áp

CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP

1.Khá! niệm

H Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

IH.Lựa chọn phương án khả thi

CHƯƠNG IV: CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

I.Khá! niệm

IL Kha nang qué tải của máy biến áp

HI.Các phương án chọn máy biến áp

trang 3 trang 4

trang 6

trang 7

trang 8 trang 9

trang 15

trang 16 trang 19

trang 23 trang 25 trang 28

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

LKhái niệm

II.Cách tính tổn thất điện năng của các loại máy biến áp

IH.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 phương án

CHƯƠNG VI: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

I.Khái niệm

H.Các sơ đồ nối điện cơ bản ở các cấp điện áp

II.Chọn sơ đồ nối điện cho 3 phương án

CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

LKhái niệm

IIL.Phương pháp tính toán ngắn mạch

trang 36

trang 37 trang 38

trang 55 trang 56

trang 60

trang 65 trang 69

HI.Tính toán ngắn mạch cho 3 phương án trang 70 CHƯƠNG VIII.CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN

I.Khái niệm chung trang 80

III.Chọn máy cắt điện, máy cắt phụ tải, đao cách ly trang 89

CHUONG IX:THIẾT KẾ PHAN TU DUNG CUA TRAM BIẾN ÁP

II.Tính toán ngắn mạch cho cấp điện áp 0.4 KV trang 122

PHAN B: THIET KE CHONG SET VA NOI DAT CHO TRAM BIEN AP CHUONG I:BAO VE CHONG SET DANH TRUC TIEP VAO TRAM BIEN AP

II.Phạm vi bảo vệ cột thu sét trang 132 HI.Các yêu cầu kinh tế kỹ thuật khi dùng hệ thống cột thu sét trang 139 IV.Ap dụng tính toán cho trạm trang 140

CHUONG II:TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP

H.Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất trang 159 HI.Ấp dụng tính toán nối đất cho trạm trang 164

Nẵng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra của cải vật chất phục vụ đời

sống con người Theo sự phát triển của xã hội, con người đã khai thác rất nhiều nguồn năng lượng như: than đá, dầu mỏ, nguồn chảy của dòng sông và biển cả, mặt trời, gió, v.v nhưng ưu việt hơn hết là nguồn năng lượng điện Điện năng dễ dàng được biến đổi

thành các nguồn năng lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, cơ năng ngoài ra điện

năng còn là nguồn năng lượng sạch và dễ dàng truyền tải Tuy nhiên điện năng là một nguồn năng lượng đặc biệt Năng lượng không thể cất giữ khi dư thừa Do đó yêu cầu

được đặt ra là phải sử dụng điện sao cho có hiệu quả

Ngày nay điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành như: điện tử, giao

thông vận tải, chiếu sáng cho đến nông nghiệp chính vì vai trò quan trọng của năng lượng điện đối với đời sống xã hội, mà điện năng được coi là thước đo về trình độ văn

minh va sự phổn vinh của một quốc gia

Trong bối cảnh nước ta hiện nay, nên kinh tế đang phát triển, điều này gắn liền với

sự ra đời hàng loạt các nhà máy, xí nghiệp hình thành nên các khu công nghiệp, khu chế

xuất Điều này làm cho nhu cầu sử dụng điện ngày càng nhiều

Nhằm đẩy mạnh quá trình phát triển, biến nước ta từ một nước nghèo nàn lạc hậu

thành một nước phát triển giàu mạnh Đảng và nhà nước ta đã ra sức chỉ đạo và thực hiện

quá trình điện khí hóa toàn quốc Với sự giúp đỡ của các tổ chức tài chính quốc tế, với sự

nỗ lực của nhân dân ta chúng ta đã và đang xây dựng được nhiều nhà máy có công suất

lớn nhằm đáp ứng nhu cầu về điện của nước ta Bên cạnh đó ta đã xây dựng được đội ngũ

cán bộ kỹ thuật đông đảo, trình độ cao về cung cấp điện

Để hệ thống lại kiến thức và làm quen với công việc trong tương lai, với sự hướng

dẫn tận tình của thầy Trần Thanh Sơn em xin được làm luận văn với để tài: “ Thiết Kế Trạm Biến Áp 220KV/110KV/22KV”

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

I GIỚI THIỆU VỀ TRAM BIEN AP

Tram biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác

Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện

Nhà máy điện và trạm biến áp là các phân tử quan trọng trong hệ thống điện có thể

cung cấp điện năng cho phụ tải ở một nơi khác xa hơn, khoảng cách xa đó nhiều cây số

Sự chọn lựa một trung tâm phát điện liên quan đến nhiều vấn để như cần một số vốn đầu

tư ban đầu lớn, phí tổn hao khai thác nhiều hay ít, và vị trí cần thiết kế lắp đặt ở xa nơi công chúng để tránh gây bụi bặm và ổn ào Do đó ở hầu hết mọi nơi điện năng được truyền tải, chuyên chở từ một nơi nào đó (nhà máy phát điện) đến nơi tiêu thụ Sự truyền tải điện năng đi xa sẽ nảy sinh ra nhiều vấn để, nhất là chỉ phí cho hệ thống các truyền tải

điện và tổn hao điện năng Phương pháp hữu hiệu nhất để giảm đi chỉ phí này là bằng cách nâng mức điện áp lên cao, khi đó tiết diện dây cáp và tổn hao điện năng truyền tải

giảm đáng kể Tuy nhiên mức điện áp chỉ nâng đến một cấp nào đó để phù hợp vơi vấn

để cách điện và an toàn Hiện nay nước ta đã nâng mức điện áp lên đến 500((kV)) để tạo thành một hệ thống điện hoàn hảo vận hành từ năm 1994 đến nay

Chính vì lẽ đó trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ chính là nâng điện áp lên cao khi truyền tải, rồi những trung tâm tiếp nhận điện năng (cũng là trạm biến áp) có nhiệm vụ

hạ mức điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Il PHAN LOAI

Trong thiết kế và vận hành mạng điện thường gặp hai danh từ: trạm phân phối điện

và tram biến áp Trạm phân phối điện chỉ gồm các thiết bị như: dao cách ly, máy cắt, thanh góp Dùng để nhận và phân phối điện năng đến phụ tải không có biến đổi điện áp

1 Phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ

a Trạm biến áp chung còn gọi là trạm biến áp chính, trạm có nhiệm vụ nhận điện của hệ thống với điện áp 220 KV biến đổi thành cấp điện áp 110/ 22/ 0,4KV

b Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi xuống

các lọai điện áp thích hợp để phục vụ cho các phụ tải phân xưởng

2 Theo hình thức hay cấu trúc của trạm mà chia trạm thành trạm ngoài trời hoặc trạm trong nhà

a Ngoài trời: Tất cả các thiết bị đều đặt ngoài trời riêng phần phân phối điện áp thì

đặt trong nhà Trạm ngoài trời thích hợp cho các trạm trung gian công suất lớn có đủ điện

tích để đặt các thiết bị ngoài trời

b Trạm trong nhà: Tất cả các thiết bị đều đặt trong nhà Loại này thường gặp ở các

trạm biến áp, phân xưởng, trạm Gis

3 Các thiết bị chính trong trạm biến áp:

* May bién 4p: (MBA)

-_ Là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này đến cấp điện áp khác

-_ Các thông số định mức máy biến áp:

+ Công suất định mức máy biến áp

+ Khả năng quá tải máy biến áp

-_ Các loại biến dòng: máy biến dòng kiểu một vòng quấn, máy biến dòng kiểu

bậc cấp, máy biến dòng thứ tự không, máy biến dòng kiểu bù, biến dòng kiểu lắp sẩn

* Máy biến áp đo lường(BU)

- Dòng biến đổi điện áp về cấp điện áp tương ứng với thiết bị đo lường, tự động

- Các loại máy biến áp đặc biệt: máy biến áp kiểu 3 pha năm trụ, máy biến áp

kiểu bậc cấp, máy biến áp kiểu phân chia điện dung

* Dao cach ly(CL)

-_ Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy được để đảm bảo an

toàn khi sửa chữa máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện, đường dây Đóng cắt khi

không có dòng hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện

-_ Các loại: dao cách ly tự động, dao ngắn mạch

* May cat (MC):

- Dung để đóng cắt một phân tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến áp,

đường dây trong lúc bình thường cũng như gặp sự cố

-_ Các loại máy cắt: máy cắt nhiều dầu, máy cắt ít dâu, máy cắt không khí, máy cắt

khí, máy cắt tự sinh khí, máy cắt chân không, máy cắt phụ tải

*Chống sét van:

-_ Dùng để bảo vệ các thiết bị trong trạm không bị hư hại khi có sóng quá điện áp

khí quyển truyền vào từ đường dây tải điện

* CP:

- Ding để đóng cắt dòng điện vào trạm

* Sứ đỡ:

-_ Có tác dụng nâng đỡ đường dây tải điện trên không Sứ đỡ thường được chế tạo

mỗi sứ chịu được 25 KV Nếu điện thế cao hơn thì ghép nối nhiều sứ với nhau

- Khoảng điện thế lớn nhất mà sứ đỡ được dùng là điện thế 50KV Nếu điện thế

lớn hơn thì phải dùng sứ treo

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NOI DUNG THIET KE:

Thiết kế phần điện và hệ thống chống sét - nối đất trạm biến áp 220⁄110⁄22&V với các thông số sau :

- Tram bién áp được nối với hệ thống (cấp điện áp 220kV) bằng 2 đường dây dài

100 km, công suất ngắn mạch : Snr = 8000 MVA, Xy= 0.3(Q)

- Phu tai 110kV gom 4 đường dây có : S„ax= 100 MVA, cos @ = 0,8

- Phy tai 22kV gồm 6 đường dây có : Smax = 60 MVA, cos @ = 0,75

Dé thi phụ tải cấp điện áp 110 kV:

Cân bằng công suất phụ tải

Lựa chọn phương án tối ưu

+ Phụ tải là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nó biến đổi điện

năng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản suất và sinh hoạt, tuỳ theo tầm

quan trọng của phụ tải đối với nền kinh tế mà phụ tải chia làm 3 loại

+ Phụ tải loại 1: là những phụ tải mà khi xảy ra sự cố nguồn cung cấp sẽ gây ra

thiệt hại lớn về kinh tế, đe doạ đến tính mạng của con người hoặc có ảnh hưởng đến chính

Thời gian(h) Công suất phụ tải

Từ Đến S(MVA) IP(MW) |Q(MVAR) %

0 4 36 27 23,76 60 4 8 48 36 31,68 80 Baa 12 48 36 31,68 80 2 14 60 45 39,6 100 14 16 48 36 31,68 80

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Thời gian (h) Công suất phụ tải

Từ Đến | U¡ = U,+ Tự dùng (MVA) | Tổng | %

trạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp đẩm

nhiệm Với các trạm biến áp tiêu thụ cũng có thể có 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 dó, hệ thống luôn được xem là thành phần quan trọng, cấu trúc của

trạm biến áp phải luôn được g1ữ liên lạc chặt chẽ

Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đổ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng quyết định đến toàn bộ thiết kế

Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:

1 Có tính khả thi: tức là có thể chọn được tất cả các thiết bi chính như: máy biến áp, máy cắt cũng có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm

2 Đảm bảo tính liên tục chặt chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với hệ thống khi bình thường cũng như cưỡng bức (có một phần tử không làm việc)

3 Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai máy

biến áp không cân thiết

4 Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt

5 Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cân thay cấu trúc đã chọn

Thường thiết kế một trạm biến áp có thể có nhiều phương án khác nhau, để chọn phương

án ta cần cân nhắc các khía cạnh sau:

+ Số lượng máy biến áp

+ Tổng công suất máy biến áp

+ Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp

+ Tổn hao điện năng tổng qua máy biến áp

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

H SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRAM BIỂN ÁP

Trạm biến áp là một công trình nhận điện năng bằng một hay nhiều nguồn cung cấp với điện áp cao để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc bé hơn điện áp

hệ thống Phần công suất được phân phối ở điện áp bằng điện áp hệ thống thông qua máy

biến áp hạ, phần còn lại qua máy biến áp có điện áp phù hợp với phụ tải

Phụ thuộc vào các cấp điện áp và công suất của phụ tải có thể sử dụng một trong ba

phương án sau:

+ Qua máy biến áp giảm dần từ điện áp cao xuống

+ Dùng máy biến áp ba cuộn dây (hay máy biến từ ngẫu nếu U;> 110KV)

Hình 3.1 MBA giảm dân từ điện áp cao xuống(U „>U„>U „ )

Sơ đồ này được sử dụng khi phụ tải ở các cấp điện áp thấp bé hơn phụ tải ở điện áp cao hoặc khi không có máy biến áp 3 cuộn dây thích hợp

- Khi một máy bị hư làm mất điện toàn hệ thống

- Phụ tải ở các cấp điện áp thấp phải bé hơn phụ tải ở các cấp điện áp cao(S r>S „)

16

- Số lượng MBA chỉ có hai, chiếm diện tích xây lắp bé, sơ đồ rõ ràng, đơn giản, tổn hao

nhỏ hơn so với phương án khác Đây là sơ đồ thường được dùng trong các trạm biến áp

Giá thành thấp Tổn hao có thể nhỏ hơn các phương án khác vì chỉ qua một lần MBA

== |

ho odd

-_ Tăng số lượng MBA dẫn đến chiếm nhiều điện tích

- Tach MBA thanh hai phần riêng biệt phương án này sử dụng nhiễu khi phụ tải U,

và Ư„ chênh lệch nhiều mà không thể dùng phương dn 1 va 2 nói chung là phương án

này có nhiễu hạn chế nên ít được sử dụng

- Được sử dụng nhiều khi S, > s;, nhưng khó tìm được MBA hai cuộn dây có cùng

công suất từ cao-trung, từ cao-hạ

4 Phương án 4:

- Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây

- Qua các máy biến áp 2 cuộn dây cung cấp cho từng cấp điện áp thấp

Dùng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp trung sang hạ

Điện áp 22KV được lấy từ thanh góp 1I0KV qua 2 máy biến áp

18

Hình 3.4 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây

Ill LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KHẢ THỊ

Các phương án đề ra phải đắm bảo tính kinh tế và kĩ thuật Tính kĩ thuật phải đưa

lên hàng đầu Vì trạm biến áp là một mắt xích quan trọng của hệ thống điện, không thể

ngưng hoạt động khi hệ thống điện đang vận hành vì sẽ làm ảnh hưởng nặng nề đến hệ thống, cũng như phụ tải

Qua đánh giá sơ bộ và lựa chọn đưa ra các phương án sau:

19

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1 Phương án 1

Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc phương án 1

Sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện ấp cao sang trung, sang hạ

Phương án này có nhược điểm là:

- Tăng số lượng máy biến áp

-_ Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt

2 Phương án 2

+ Tổn hao trong máy biến có thể nhỏ hơn khi dùng 2 máy biến áp 2 cuộn dây

-_ Tuy nhiên không phải trường hợp nào cũng khả thi:

+ Máy biến áp từ ngẫu chỉ chế tạo với điện 4p U; > = 110KV

+ Khi công suất lớn kích thước và trọng lượng máy biến áp lớn có thể không cho phép khi chuyên chở và xây lắp

+ Phải sử dụng trung tính giả(giá thành cao)

3 Phương án 3

Uc=220kV

Utd=0.4kv — ] T

TRE JỮNG E).HDL ~ KIÊN ATEN

| THU VIEN | ` | Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc phương án 3

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây để tải công suất từ điện ấp cao sang trung

Sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp trung sang hạ

- Phuong án này có đặc điểm :

+ Tăng số lượng máy biến áp

+ Tách máy biến áp thành hai phân riêng biệt

+ Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay thường sử dụng phương án này

22

Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện áp khác Điện

năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường

dây cao thế 550, 220, 110KV thường qua máy phát (U„;) lên điện áp tương ứng

Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng từ các

máy phát điện đến hộ tiêu thụ Vì vậy tổng công suất máy biến áp trong hệ thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của máy phát điện

Mặc dù hiệu suất của các máy biến áp tương đối cao, tổn thất qua máy biến áp

(A Ag) hang năm vẫn rất lớn

Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc điểm sau:

* Máy biến áp là thiết bị không phát hiện ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng

Trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất

phản kháng Q

* Máy biến áp thường chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo rời ra

trong khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 10%) cho nên trọng lượng kích thước

chuyên chở rất lớn Vì vậy khi sử dụng cần chú ý phương tiện và khả năng chuyên chở khi xây lắp

* Tiến bộ khoa học về chế tạo (chủ yếu về vật liệu cách điện, thép từ) tiến bộ rất nhanh, cho nên các máy biến áp chế tạo càng về sau kích thước, trọng lượng, tổn hao và

cả giá thành đều bé hơn Cho nên khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khả năng

tận dụng tối đa (xét khả năng quá tải cho phép) tránh sự vận hành non tải máy biến áp

đưa đến tổn hao không tải lớn, kéo dài thời gian sử dụng không cần thiết

* Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi vận hành Nhiệt độ các phần của máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào công suất qua máy biến áp mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm lạnh

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn của mỗi nước,

thường cách nhau quá lớn, nhất là khi công suất càng lớn Điều này đưa đến tính toán không chính xác, có thể chọn máy biến áp lớn không cần thiết

* Khi chọn công suất của máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển phụ tải, tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay thêm máy khi phụ

tải tăng Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn công suất tối ưu cần thỏa mãn các điều kiện đã nêu trên

* Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:

+ Máy biến áp một pha, ba pha

+ Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây

+ Máy biến áp có cuộn dây phân chia

+ Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha

+ Máy biến áp tăng, máy biến áp hạ

+ Máy biến áp có và không có điều chỉnh dưới tải

Chỉ được ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này Có như vậy mới tránh được

trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải

chuyển qua hai lần biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho MBA ba cuộn dây Đối với MBA tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này

Không nên dùng hai MBA hai cuộn dây hoặc từ ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa

các cấp điện áp vì sơ đồ thiết kế sẽ phức tạp

Không nên nối song song MBA hai cuộn dây với MBA ba cuộn dây vì không thường chọn được hai MBA có tham số phù hợp với điều kiện vận hành Song song

Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiễu Người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đắm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ

tiêu thụ Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số lượng,

công suất định mức và hệ số biến áp Bởi vậy người ta mong muốn giảm số bậc biến áp, giảm công suất đặt của biến áp và sử dụng chúng có hiệu quả hơn Điều đó có thể đạt

được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng MBA từ ngẫu trong trường hợp có thé (110KV) trở lên, có trung tính trực tiếp nối đất), tận dụng khả năng quá tải của

24

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA, góp phần nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm

nguyên vật liệu

Các MBA ba pha hai và ba cuộn dây được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện

MBA ba cuộn dây dùng khi cần có hai cấp điện áp ra Việc lắp đặt MBA ba cuộn dây

thay cho hai MBA hai cuộn dây sẽ tiết kiệm được diện tích, vật liệu và vốn đầu tư, đồng

thời giảm được tổn hao khi vận hành MBA hai cuộn dây chỉ nên đặt ở trạm mà trong

tương lai trạm đó có thể cấp điện áp hạ khác hoặc phụ tải của cấp này nhỏ hơn (10-15%) công suất

Cũng chính vì lý do kinh tế mà MBA ba pha được dùng rộng rãi hơn trong hệ thống

điện Giá thành MBA ba pha nhỏ hơn khoảng (10-25%) so với nhóm ba MBA một pha

cùng một công suất Tổ MBA một pha chỉ dùng khi không có khả năng chế tạo MBA ba pha với công suất lớn cần thiết hoặc điều kiện chuyên chở không cho phép

Trong hệ thống điện áp cao và trung tính trực tiếp nối đất thì ta thường dùng MBA từ

ngẫu Loại MBA này ưu việt hơn so với MBA thường Giá thành, chi phí vật liệu và tổn

hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn với MBA thường có cùng công suất Công

suất toàn phân, tần số, điện áp, dòng điện tổn hao công suất tác dụng, tốn hao công suất

phan kháng và hệ số có lợi là các tham số cơ bản MBA Các tham số này xét trong điều kiện chuẩn được gọi là tham số định mức

II KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP:

Giả sử một trạm biến áp hoạt động với một công suất định mức, để đảm bảo được

tính hoạt động lâu dài ngoài trừ sự cố xảy ra Chúng ta nên tính đến khả năng quá tải của

z

nÓ

1 Quá tải bình thường (quá tải thường xuyên):

Quá tải thường xuyên của MBA là chế độ quá tải một phần thời gian phụ tải của

MBA vượt quá công suất định mức của nó, phần còn lại của chu kì khảo sát (ngày, năm)

phụ tải của MBA thấp hơn công suất định mức đó Với phụ tải như vậy thì hao mòn cách điện sau một chu kỳ khảo sát không vượt quá hao mòn định mức, tương ứng với nhiệt độ

cuộn dây bằng 98°C nhưng không vượt quá 1400 C

Để tránh khả năng quá tải cho phép thường xuyên của 3 MBA trong những giờ phụ tải cực đại ngày đêm, cần phải phân tích, tính toán chế độ nhiệt độ của nó Nói cách

khác, phải tính toán sự thay đổi nhiệt độ dầu và cuộn dây MBA cũng khá phức tạp nên

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

trong thiết kế người ta xây dựng biểu đồ về khả năng quá tải của MBA được cho trong

các tài liệu thiết kế

Các biểu đổ về khả năng của MBA đươc xây dựng trên cơ sở đồ thị phụ tải hai bâc

đẳng trị của MBA Trục hoành của đường cong tính toán chỉ hệ số k,(hé số phụ tải bậc

một) tức là phụ tải một với phụ tải định mức, còn trục tung chỉ hệ số quá tải cho phép K,, Cac đường cong xây dựng ứng với thời gian quá tải khác nhau từ (t =0, 5- 24 gid)

Đối với đồ thị phụ tải hai bậc, trình tự xác định quá tải cho phép của MBA theo đường cong khả năng tải được xác định như sau:

a Dựa vào đồ thị tính toán cực đại, xác định loại và công suất định mức biến áp Sạ„„

và tính quá tải của nó:

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 môi trường làm mát mà chọn đường cong tính khả năng

tải của MBA

d Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một k; và thời gian qua tai tính toán t để xác định hệ số quá tải cho phép Kạep

e So sánh k; tính toán với kạu„ Nếu k; <k;.„; 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 đồ thị 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 chiều hay buổi sáng trong ngày

* Phụ tải đẳng trị bậc một được tính theo công thức:

26

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

nl: s6 bậc trong 10 gid khi tinh phu tai bac mét

n2: số bậc trong thời gian quá tải Trường hợp xuất hiện hai lần quá tải so với công suất định mức của MBA thì cực đại

nhỏ hơn được dùng để tính phụ tải đẳng trị bậc một S¡z¡ Tính S;„ tiến hành trong 10 giờ ở

trước hay sau cực đại lớn nhất tùy thuộc vào cực đại nhỏ hơn Nói cách khác khi biểu đồ

phụ tải có hai cực đại thì tính toán đẳng trị bậc hai đối với cực đại nào có tổng Ð`S/, đạt

giá trị lớn nhất Khi đó nếu phụ tải cực đại xuất hiện vào buổi chiều (thứ hai về thời gian)

thì lúc tính phụ tải đẳng trị bậc một sẽ bao gồm 10 giờ liền sau phụ tải bậc hai Nếu MBA

làm việc cả năm với một đồ thị phụ tải giống nhau thì khi đánh giá phụ tải cho phép

người ta dùng nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát hằng năm Nếu đô thị phụ tải của -

MBA thấp hơn mùa đông thì nên sử dụng nhiệt độ đẳng trị của môt trường làm mát theo

vùng và tính quá tải cho phép riệng biệt đối với mùa đông và mùa hè

2 Quá tải sự cố:

Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điều kiện sự cố (ví dụ như bị hư hồng một

MBA khi hai máy làm việc song song) mà không gây hỏng chúng Như vậy trị số cho

phép được quyết định sao cho nhiệt độ của cuộn dây và dầu của MBA không ảnh hưởng

đến sự làm việc bình thường tiếp theo của máy Nhiệt độ cho phép cực đại đối với dầu là

115 C và đối điểm nóng nhất của cách điện 140” 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 kị không vượt quá

0,93

27

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Quá tải sự cố cho phép kạ¿; = 1,4 nên xem như một hệ số tính toán nào đó, sử dụng

khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố Trị số quá tải cho phép trong vận hành được quyết định phụ thuộc vào điều kiện cụ thể như đồ thị phụ tải và nhiệt độ môi trường

làm mát

IH CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP:

Sử dụng một trong ba phương án sau:

Hình 4.1 Máy biến áp 2 cuộn dây tải công suất từ điện áp cao sang trung, sang hạ

1 Xét quá tải sự cố của máy biến áp của trạm biến áp 220/110KV

Khi hai máy biến áp vận hành song song mà một trong hai máy bị sự cố phải nghỉ,

máy biến áp còn lại có thể vận hành với phụ tải định mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày đêm nếu thỏa mãn các điều kiện:

Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về hai bậc, trong đó K;<0, 93; K;<l1, 4 đối với máy biến

áp đặt ngoài trời và K;<1, 3 với máy biến áp đặt trong nhà, T2<6 giờ, chú ý theo đõi nhiệt

độ của cuộn dây không được vượt quá 140 ”C và tốt nhất là tăng cường tối đa các biện

pháp làm lạnh máy biến áp

28

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Công suất máy biến áp chọn theo điều kiện một máy biến áp nghỉ, máy biến áp còn

lại với khả năng quá tải sự cố có khả năng cung cấp đủ S„„„= 160,4MVA

Kq»c-Šp >160,4 MVA

Máy biến áp đặt ngoài trời Katse = 1, 4

Sp >160,4/1,4 = 114,57 MVA

Néu chon 148,4 MVA thi T, = 8 gid >6 gid

Nên ta chọn máy biến áp c6 Sg = 160 MVA có T; = 6 giờ(thỏa)

Suy ra k2 = đo = jn = 0, 632<0, 93 (thda)

Vậy máy biến áp Sjn3 = 6OMVA théa man cdc diéu kiện sự cố

30

Hinh 4.5 Dé thi phu tai

Tuong tu phuong 4n1: S,4,, >114,57MVA

Hình 4.6 Máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp trung sang hạ

1 Xét quá tải sự cố của máy biến áp của trạm biến áp 220/110KV

Đồ thị phụ tải:

32

|

Tương tự phương án 1l: S,,,>114,57MVA

Ta không chọn máy biến áp từ ngẫu có Sz„ = 148,4 MVA(vì thời gian quá tải lớn hơn 6 giờ)

Vậy máy biến áp tự ngẫu có S¿„p = 160 MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự

2 Xét quá tải sự cố của máy biến áp 110/22KV khu dân cư

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Phuong An Tram Kiéu Sdm(MVA) | Máy biến áp

220/110KV ONAF 160 3 pha 2 cuộn

110/22KV ONAN 60 3 pha 2 cuộn

dây

2 220/110/22KV ATHHTH 160 Tự ngẫu 3 pha

220/110KV ATHHTH 160 Tự ngẫu 3 pha

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Sd Dién Uy | 10%) Ap, Ap v Kích thước(m) Trọng Giá Nước

m( | 4p(KV) | (ay aw) | ccw) lượngtấn | tién | san

Bảng 4.10 Các thông số của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây

Sdm | Điện áp(KV) |_ Uy(%) I Tổn thất(KW) Trọng | Giá tiểnlước s

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Khi truyền tải điện năng từ trạm biến áp đến nơi tiêu thụ, ta cần phải dùng dây dẫn

và máy biến áp, nên một phân điện năng tất nhiên bị tiêu hao do đốt nóng dây dẫn, do

tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng khác Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và

máy biến áp, vì chúng có điện trổ và điện kháng nên bao giờ cũng có tổn thất nhất định

về công suất tác dụng thuộc P và công suất phàn kháng Q Số năng lượng điện năng mất

mát đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn và máy biến áp, cuối cùng tỏa ra không khí, không mang lại hiệu quả cao Cho nên ta cần tính toán tổn thất điện năng trong máy biến

áp để so sánh những phương án kinh tế nhất

II CÁCH TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MBA

1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây:

-Khi không có đồ thị phụ tải xác định theo biểu thức: