bài giảng trạm biến áp và phân phối điện

Vẽ sơ đồ khối của một hệ thống điện và cho biết vai trò của các phần tử trong sơ đồ khối đó?. Khi thành lập sơ đồ nối điện chính của một nhà máy điện, cần chú ý những đặc điểm gì.. Khi t

Page 1 of 19

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

SÁCH BÀI TẬP HỌC PHẦN TRẠM BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN

ELE422 (02TC)

Mã số học phần: ELE422

Số tín chỉ: 02 Dạy cho ngành: Kỹ thuật điện-Điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

Lớp: 47 Học kỳ I năm học 2014-2015 Giảng viên: ThS Lê Tiên Phong

THÁI NGUYÊN - NĂM 2014

QUY ĐỊNH CHUNG

- Nhiệm vụ về nhà của sinh viên đã được phân chia cụ thể theo tiết học (theo phân phối chương trình)

- Sinh viên trả lời các câu hỏi vào vở bài tập Giảng viên sẽ kiểm tra xác suất vở bài tập và chấm, chữa bài cho SV Mỗi SV ít nhất được một lần chữa bài tập tương đương với bài kiểm tra thường xuyên

- SV có thể trao đổi với giảng viên tại phòng làm việc các câu hỏi, bài tập chưa nắm được

cách làm

Page 3 of 19

PHẦN I NHIỆM VỤ CHƯƠNG 1, CHƯƠNG 2, CHƯƠNG 3

CH

1 Chương 1: KHÁI

NIỆM CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

1.2 Phân loại trạm

điện

1 Vẽ sơ đồ khối của một hệ thống điện và cho biết vai trò của các phần tử trong sơ đồ khối đó?

2 Cho biết vai trò của trạm điện và phương pháp phân loại trạm điện theo cấp điện áp?

3 Cho biết phương pháp phân loại trạm điện theo cấp địa dư và theo nhiệm vụ?

5

chính trong trạm

điện

1.4 Quá trình phân

phối điện năng trong

trạm điện theo đồ

thị phụ tải

1 Cho biết tên và tác dụng của các loại khí cụ điện chính thường được sử dụng trong các trạm điện?

2 Cho biết nguyên tắc phân phối tải cho các nhà máy điện khi vận hành hệ thống điện?

2

3

Chương 2: SƠ ĐỒ

NỐI ĐIỆN

2.1 Các yêu cầu của

sơ đồ nối điện

2.2 Các sơ đồ nối

điện cơ bản

1 Cho biết các yêu cầu của sơ đồ nối điện?

2 Khi thành lập sơ đồ nối điện chính của một nhà máy điện, cần chú ý những đặc điểm gì?

3 Khi thành lập sơ đồ nối điện chính của một trạm biến áp, cần chú ý những đặc điểm gì?

4 Cho biết các yếu tố quyết định loại sơ đồ thanh góp?

5 Vẽ và cho biết ưu, nhược điểm của sơ đồ một thanh góp không phân đoạn?

6 Vẽ và cho biết ưu, nhược điểm của sơ đồ một thanh góp có phân đoạn bằng 2 DCL?

6

4

2.2 Các sơ đồ nối

điện cơ bản (tiếp)

1 Vẽ và cho biết ưu, nhược điểm của sơ đồ một thanh góp có phân đoạn bằng MC?

2 Cho sơ đồ của một nhà máy điện như hình vẽ

a Đánh tên các thiết bị trên sơ đồ?

b Cho biết các phương án vận hành hệ thống thanh góp 110 kV?

6



T3

110 kV

Đường dây 2

T1

Đường dây 1

T2

10 kV

10 kV

110 kV

110 kV

3 Cho sơ đồ điện nguyên lý của một nhà máy điện như hình vẽ

a Vẽ sơ đồ nối điện hoàn chỉnh của nhà máy (đánh số thiết bị theo quy chuẩn) biết:

- Phía 110 kV sử dụng sơ đồ 1 thanh góp có phân đoạn và thanh góp vòng

- Phía 35 kV và 10 kV sử dụng sơ đồ 1 thanh góp có phân đoạn

b Cho biết ưu nhược điểm của hệ thống thanh góp 110kV?

c Cho biết ưu nhược điểm của hệ thống thanh góp 35kV và 10kV?

5

2.2 Các sơ đồ nối

điện cơ bản (tiếp)

1 Cho sơ đồ một nhà máy điện sau

6

Hệ thống điện

~

F4 F3

Phụ tải

T4

~ P1 ~ P 2

F2

~

F1

T1

10kV

Page 5 of 19

a Đánh tên các thiết bị trên sơ đồ?

b Cho biết các phương án vận hành hệ thống thanh góp 220 kV?

3 Cho sơ đồ nguyên lý của một NMĐ như hình vẽ

a Vẽ sơ đồ nối điện hoàn chỉnh của nhà máy (đánh số thiết bị theo quy chuẩn) biết:

- Phía 220 kV sử dụng sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp vòng

- Phía 110 kV sử dụng sơ đồ 2 thanh góp

- Phía 10 kV sử dụng sơ đồ 1 thanh góp

b Cho biết ưu nhược điểm của sơ đồ thanh góp phía 220kV?

c Cho biết ưu nhược điểm của sơ đồ thanh góp phía 110kV?

d Cho biết ưu nhược điểm của sơ đồ thanh góp phía 10kV?

6

2.2 Các sơ đồ nối

điện cơ bản (tiếp)

1 Vẽ và nêu ưu, nhược điểm của sơ đồ có hai MC trên một mạch?

2 Vẽ và nêu ưu, nhược điểm của sơ đồ có 3 MC trên hai mạch?

3 Vẽ và nêu ưu, nhược điểm của sơ đồ đa giác?

4 Vẽ và nêu ưu, nhược điểm, phạm vi áp dụng của sơ đồ cầu trong?

5 Vẽ và nêu ưu, nhược điểm, phạm vi áp dụng của sơ đồ cầu

6

K

110kV

B1

B3

B4 B2

T

220kV

Std+đp Std+đp

10kV

220 kV

T2

Lộ 2

T1

ngoài?

7

2.3 Sơ đồ nối điện

của nhà máy điện

Cho sơ đồ nhà máy điện như hình vẽ

a Cho biết vai trò của F1, F2, F3, F4 trong sơ đồ?

a Cho biết vai trò của T1, T2, AT1, AT2?

2

8

2.4 Sơ đồ nối điện

của trạm biến áp

1 Phân biệt trạm cụt, trạm rẽ nhánh, trạm xuyên, trạm nút?

2 Cho sơ đồ trạm biến áp như hình vẽ:

a Cho biết vai trò của CL3, CL4 trong sơ đồ?

b Khi CL1, CL2, cho biết vai trò của trạm biến áp trên?

3

9

2.5 Sơ đồ điện tự

dùng và phân phối

điện hạ áp

1 Cho biết tỷ trọng và vai trò của điện tự dùng trong NMNĐ?

2 Cho biết tỷ trọng và vai trò của điện tự dùng trong NMTĐ?

3 Tại sao điện tự dùng trong NMĐ đều được lấy từ các máy phát chính?

4 Cho biết các cấp điện áp thường được sử dụng cho điện tự dùng trong trạm điện?

5 Phân loại có cấu tự dùng theo mức độ quan trọng?

5

10 2.5 Sơ đồ điện tự

dùng và phân phối

K

110kV

T1

AT2

T1 AT1

HTĐ

ST 220kV

Std+đp Std+đp

10kV

CL1 CL2 CL3

CL4

Page 7 of 19

điện hạ áp (tiếp)

2.6 Phương pháp

tính toán kinh tế - kỹ

thuật

a Cho biết các phương án cấp điện cho phân đoạn I-6kV

b Cho biết các phương án cấp điện cho phân đoạn II-6kV

c Cho biết các phương án cấp điện cho phân đoạn III-6kV

d Cho biết các phương án cấp điện cho phân đoạn I-6kV

2 Cho biết nội dung phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu

tư chênh lệch để so sánh hai phương án?

3 Cho biết nội dung phương pháp so sánh các phương án dùng hàm chi phí tính toán?

11

Chương 3: CHỌN

VÀ KIỂM TRA

CÁC THIẾT BỊ

ĐIỆN

3.1 Tác dụng nhiệt

và lực điện động

1 Tại sao phải quy định nhiệt độ cho phép với các phần tử dẫn điện?

2 Phân biệt phát nóng lâu dài và phát nóng ngắn hạn?

3 Cho biết cách xác định xung lượng nhiệt tác dụng lên dây dẫn khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua?

4 Tại sao phải xác định lực điện động tác dụng tương hỗ giữa các phần tử mang điện? Cho biết cách xác định lực điện động lớn nhất tác động lên hệ thống thanh dẫn 3 pha khi có ngắn mạch?

4

12

3.2 Dòng điện làm

việc tính toán

Cho sơ đồ nối điện của NMĐ như hình vẽ

6

~

621

610

~

622

~

623

~

624

T60

F1

601-1 611-1 600-0

Hệ thống điện

~

110kV

~

B3

35kV

Phụ tải 2 Phụ tải 1

F3

(3)

~

Sđp1+Std1 Sđp2+Std2

Std3 (3)

(4) (5)

Chế độ phát công suất của nhà máy: Các máy phát phát công suất ở chế độ định mức để đáp ứng cho các phụ tải trung áp, phụ tải địa phương và tự dùng, còn thừa công suất sẽ phát về hệ thống điện

- Các máy phát (F1F3) giống nhau có Sđm = 30MVA, điện tự dùng  = 6%

- Phụ tải phía 35kV:

+ Phụ tải 1: được cấp bằng đường dây kép (có phụ tải loại 3 chiếm 30%)

+ Phụ tải 2: được cấp bằng đường dây đơn

Số liệu phụ tải 1, 2 được cho trên mỗi đồ thị phụ tải như hình vẽ

- Phụ tải địa phương: Sđp1 = Sđp2 = 3 MVA

a Tính dòng điện làm việc bình thường và cưỡng bức tại vị trí (1)

b Tính dòng điện làm việc bình thường và cưỡng bức tại vị trí (2)

c Tính dòng điện làm việc bình thường và cưỡng bức tại vị trí (3)

d Tính dòng điện làm việc bình thường và cưỡng bức tại vị trí (4)

e Tính dòng điện làm việc bình thường và cưỡng bức tại vị trí (5)

Sk, MVA

t, h 10

20

14

0

Đồ thị phụ tải đường dây kép (phụ tải 1)

Sđ, MVA

t, h 8

15

11

0

Đồ thị phụ tải đường dây đơn (phụ tải 2)

Page 9 of 19

+ Các máy phát từ (F1F4): Sđm = 30MVA, điện tự dùng  = 12%

+ Các máy biến áp B1 và B2: Sđm = 40,5 MVA, còn B3 có Sđm

= 31,5MVA

+ Hệ số quá tải của máy biến áp khi sự cố: Kqt = 1,4

Phía 35kV có một đường dây kép 20MVA và một đường dây đơn 15MVA Phụ tải cấp điện áp máy phát gồm 4 đường kép 6MVA và 3 đường đơn 4MVA

a Tính dòng điện làm việc tại vị trí (8)

b Tính dòng điện tại vị trí (9)

c Tính dòng điện bình thường và cưỡng bức tại vị trí (5)

d Tính dòng điện bình thường và cưỡng bức tại vị trí (4)

e Tính dòng điện bình thường và cưỡng bức tại vị trí (6)

4

Hệ thống điện

6 6 4 6 6 6

11

10

9

2

110kV

8 7

~

6

B 3

35kV

Sơ đồ nối điện của nhà máy điện

15MVA Dây đơn

20MVA Dây kép

4

Hệ thống điện

6 6 4 6 6 6

11

10

9

2

110kV

8 7

~

6

B 3

35kV

Sơ đồ nối điện của nhà máy điện

15MVA Dây đơn

20MVA Dây kép

12

Số liệu cho trước:

+ Các máy phát từ (F1F4): Sđm = 30MVA, điện tự dùng  = 12%

+ Các máy biến áp B1 và B2: Sđm = 40,5 MVA, còn B3

có Sđm = 31,5MVA

+ Hệ số quá tải của máy biến áp khi sự cố: Kqt = 1,4

Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép công suất phát về hệ thống cực đại SHT.max = 35MVA Phía 35kV

có một đường dây kép 20MVA và một đường dây đơn 15MVA Phụ tải cấp điện áp máy phát gồm 4 đường kép 6MVA và 3 đường đơn 4MVA Công suất cực tiểu Smin = 60%Smax

a Tính dòng điện làm việc bình thường tại vị trí (11)?

a Tính dòng điện cưỡng bức tại vị trí (11)

c Tính dòng điện làm việc bình thường tại vị trí (12)?

d Tính dòng điện cưỡng bức tại vị trí (12)

Page 11 of 19

PHẦN II NHIỆM VỤ CHƯƠNG 3, CHƯƠNG 4, CHƯƠNG 5

CH

15

3.3 Máy biến áp

điện lực

1 Cho biết ý nghĩa các tham số của máy biến áp dùng trong hệ thống điện?

2 Cho biết nghĩa của tổ nối dây MBA?

3. Cho trạm biến áp như hình vẽ

a Lựa chọn công suất cho các máy biến áp trong trạm?

b Kiểm tra khả năng tải cho các MBA đã chọn?

4 Cho trạm biến áp có sơ đồ như hình vẽ:

- Phụ tải cực đại của các cấp điện áp như sau:

Cấp điện áp Phụ tải

35 kV

Quan trọng (loại I và II) 12,3

a Lựa chọn công suất cho các máy biến áp trong trạm?

b Kiểm tra khả năng tải cho các MBA đã chọn?

6

Công suất phụ tải cực đại,

S =40 + 24j Phần trăm phụ tải loại 3

trong phụ tải cực đại, %

30

110 kV

35 kV Phụ tải

110 kV

Phụ tải

35 kV

Phụ tải 22kV

BA1

BA2

16

3.3 Máy biến áp

điện lực (tiếp)

1 Cho trạm biến áp có sơ đồ như hình vẽ:

- Phụ tải cực đại của các cấp điện áp như sau:

Cấp điện áp Phụ tải

220 kV

Quan trọng (loại I và II) 350,3

a Lựa chọn công suất cho các máy biến áp trong trạm?

b Kiểm tra khả năng tải cho các MBA đã chọn?

2 Cho sơ đồ nối điện của nhà máy điện như hình vẽ

Số liệu các phần tử trong sơ đồ cho trong bảng:

Máy phát Fi (i=14) SđmFi =

StdFimax=

58,8 5,3

MVA MVA

Tỷ số truyền công suất 100/66,7/100

Phần trăm phụ tải loại 3 của

Phụ tải địa phương Sđpmax = 12 MVA

Hệ số quá tải MBA Kqtsc = 1,4

5

Hệ thống điện

~ F3 F2

Phụ tải trung áp

B3

~ Std +0,5S đp ~ S td +0,5S đp F1

Std

10,5kV

500 kV

Phụ tải

220 kV

Phụ tải 35kV

Page 13 of 19

a Kiểm tra khả năng tải cuộn hạ của máy biến áp B2 tại thời điểm đang xét?

b Kiểm tra khả năng tải cuộn trung của máy biến áp B2 trong trường hợp B3-F3 bị sự cố khi:

- Chưa loại đi phụ tải loại 3

- Đã loại đi phụ tải loại 3

c Kiểm tra khả năng tải cuộn trung của máy biến áp B2 trong trường hợp máy biến áp B1 bị sự cố khi đã loại đi phụ tải 3

17

3.3 Máy biến áp

điện lực (tiếp)

Cho sơ đồ nối điện của nhà máy điện như hình vẽ

Số liệu vận hành của các phần tử trong sơ đồ:

Kiểm tra khả năng tải cuộn trung áp của máy biến áp B2 tại thời

điểm đang xét trong các trường hợp sau:

a Nhà máy làm việc bình thường

b Máy biến áp B3 sự cố?

c Máy biến áp B4 sự cố?

Máy phát Fi (i=14) SđmFi =

StdFimax=

62,5

5

MVA MVA

Máy biến áp B2, B3 Sđm= 60 MVA

Tỷ số truyền công suất 100/66,7/100 Đường dây lộ kép Sk = 50 MVA

Phụ tải địa phương Sđp = 10 MVA

Hệ số quá tải MBA Kqtsc = 1,4

3

Hệ thống

~ F4 F3

Lộ kép

Lộ đơn

B4

~ Std +0,5S đp ~ S td +0,5S đp F2

~ F1

B1

td

10,5kV

18

3.3 Máy biến áp

điện lực (tiếp)

Cho sơ đồ nối điện của nhà máy điện như hình vẽ

Số liệu các phần tử trong sơ đồ:

1 Cho biết tác dụng của MBA T2 và T3?

2 Khi phụ tải phía trung áp của nhà máy cực đại thì phụ tải địa phương tương ứng cũng cực đại Anh (Chị) hãy kiểm tra khả năng tải của các máy biến áp T2 trong các trường hợp sau:

a Nhà máy làm việc bình thường

b Máy biến áp T3 sự cố?

c Máy biến áp T4 sự cố?

3 Khi phụ tải phía trung áp của nhà máy cực tiểu thì phụ tải địa phương tương ứng cũng cực tiểu Anh (Chị) hãy kiểm tra khả năng tải của các máy biến áp T2 trong các trường hợp sau:

a Nhà máy làm việc bình thường

StdFimax=

68,75 2,75

MVA MVA

Máy biến áp T2, T3

Tỷ số truyền công suất 100/66,7/100

Sđpmin =

25

14

MVA MVA

Hệ số quá tải MBA Kqtsc = 1,4

7

Hệ thống

~ F4 F3

Lộ kép

Lộ đơn

T4

~ Std+0,5Sđ ~

K

Std+0,5Sđp

F2

~ F1

T1

10,5kV

Page 15 of 19

b Máy biến áp T3 sự cố?

c Máy biến áp T4 sự cố?

19

3.3 Máy biến áp

điện lực (tiếp)

Cho sơ đồ nối điện của nhà máy như hình vẽ:

Số liệu các phần tử cho trong bảng:

1 Cho biết tác dụng của MBA B2 và B3?

2 Giả thiết khi phụ tải phía trung áp của nhà máy cực đại thì phụ tải địa phương tương ứng cũng cực đại Anh (Chị) hãy xác định khả năng tải của các máy biến áp B2 khi:

b Nhà máy làm việc bình thường

c Máy biến áp B3 sự cố?

d Máy biến áp B4 sự cố?

StdFimax=

118,75 6,25

MVA MVA

Hệ số quá tải MBA Kqtsc = 1,4

4

110kV

B1

B3

B4 B2

T

220kV

Std+đp Std+đp

10kV

20

3.3 Máy biến áp

điện lực (tiếp)

Cho sơ đồ nối điện của nhà máy như hình vẽ:

Số liệu các phần tử cho trong bảng:

Giả thiết khi phụ tải phía trung áp của nhà máy cực tiểu thì phụ tải địa phương tương ứng cũng cực tiểu Anh (Chị) hãy xác định khả năng tải của các máy biến áp B2 khi:

a Cho biết tác dụng của MBA B2 và B3?

b Nhà máy làm việc bình thường

c Máy biến áp B3 sự cố?

d Máy biến áp B4 sự cố?

StdFimax=

118,75 6,25

MVA MVA

Hệ số quá tải MBA Kqtsc = 1,4

4

21

3.4 Các khí cụ điện

cao áp

1 Cho biết tác dụng và các điều kiện chọn, kiểm tra máy cắt?

2 Cho biết tác dụng và các điều kiện chọn, kiểm tra dao cách ly?

3 Phân biệt máy cắt và dao cách ly? Có thể dùng dao cách ly thay cho máy cắt và ngược lại được không? Giải thích

3

110kV

B1

B3

B4 B2

T

220kV

Std+đp Std+đp

10kV

Page 17 of 19

22

3.4 Các khí cụ điện

cao áp

1 Cho biết cấu tạo và tác dụng của kháng điện?

2 Nêu ưu, nhược điểm của kháng điện đơn và kháng điện

kép?

3 Cho biết các điều kiện chọn và kiểm tra kháng điện?

3

23

3.5 Thanh góp, sứ

và cáp điện lực

1 Cho biết vai trò và cấu tạo của thanh cái cứng?

2 Cho biết vai trò và cấu tạo của thanh cái mềm?

3 Cho biết các điều kiện chọn và kiểm tra cáp điện lực?

4 Cho hệ thống thanh dẫn bố trí như hình vẽ (các thanh dẫn trong cùng 1 pha được hàn với nhau):

Số liệu của thanh dẫn: b=80 mm, h=100 mm, h1=175

cm3, Wyo-yo= 250 cm3 Khoảng cách giữa 2 sứ đỡ liền nhau của 1 pha l=180 cm, giữa các pha là a=60 cm

Dòng điện làm việc cực đại trên thanh góp là 8 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích khi có ngắn mạch trên thanh góp là 116 kA

a Xác định lực điện động tác dụng giữa các pha do dòng ngắn mạch gây nên?

b Kiểm tra ổn định động của hệ thống thanh dẫn trên?

5 Cho biết các điều kiện chọn sứ đỡ và sứ xuyên?

6

24

3.6 Khí cụ điện hạ

áp

1 Cho biết tác dụng và các điều kiện chọn, kiểm tra cầu chì?

2 Cho biết tác dụng và các điều kiện chọn, kiểm tra áp tô mát?

3 Cho biết cách chọn tiết diện cho cáp hạ áp?

3

25 Chương 4: 1 Nguồn thao tác trong NMĐ&TBA được dùng để làm gì? 3

y o

y o

b h

h1

y

o y yo yo