Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất

Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP VÀ

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.1 KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP:

Trong các hệ thống điện, trạm biến áp được dùng rất rộng rãi, làm nhiệm vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện áp

1

U sang lưới điện có điện áp U2 phục vụ cho việc truyền tải và phân phối năng lượng điện Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện Công suất của máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của các trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Vì vậy việc chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện.

Nhà máy điện và trạm biến áp là các phần 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 quang đến nhiều vấn đề 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 và ồn 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 một số điện năng đi xa sẽ nãy sinh ra nhiều vấn đề, nhất là chi phí cho hệ thống các truyền tải điện và tổn hao điện năng Phương pháp hữu hiệu nhất để giảm đi chi 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 với vấn đề 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.

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 trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp Đây thường là trạm biến áp của các nhà máy điện tập trung điện năng của các máy phát điện để phát về hệ thống điện và phụ tải ở xa.

 Trạm biến áp hạ áp là trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp Đây thường là trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải.

 Theo chức năng có thể chia thành trạm biến áp trung gian và trạm biến áp phân phối:

 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn ( 500, 220, 110 kV) để liên lạc với các phụ tải có điện áp khác nhau ( 220, 110, 22, 15 kV) của các trạm biến áp phân phối.

 Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho các hộ sử dụng điện của xí nghiệp, khu dân cư, trường học thường có cấp điện áp nhỏ (10, 6, 0,4 kV).

 Trong hệ thống điện còn có các trạm chỉ làm nhiệm vụ phân phối điện năng không có biến đổi điện áp gọi là trạm phân phối.

1.2 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT TRẠM BIẾN ÁP:

1.2.1 Những thành phần chính:

 Thiết bị phân phối sơ cấp.

 Thiết bị phân phối thứ cấp.

 Máy biến áp chính.

 Hệ thống bảo vệ relay cho trạm và đường dây.

 Hệ thống chống sét và nối đất.

 Hệ thống điện tự dùng.

1.2.2 Những yêu cầu của vị trí đặt trạm:

 Gần trung tâm phụ tải.

 Gần đường ô tô (thuận tiện cho vận chuyển).

 Tránh các khu ngập nước hoặc mực nước ngầm cao hơn đáy móng.

 Tránh các vùng đất bị trượt, lở, đá vôi.

 Tránh xa các kho chất nổ, kho nhiên liệu lớn, các nhà kho phế liệu quân sự, các đường ống dẫn dầu và khí đốt.

 Không nên đặt ở trung tâm thành phố vì mặt bằng xây dựng trạm lớn đưa đến giá thành cao cũng như mất mỹ quan đô thị.

 Việc trạm được đặt cố định tại vị trí nào là một vấn đề quan trọng, bởi nó phải được kết hợp nhiều yếu tố như: mặt bằng, giao thông liên lạc và các nguồn cung cấp cũng như phụ tải gần hay xa nơi đặt trạm Đồng thời vị trí đó

có phù hợp trong tương lai hay không Vì vậy cần cân nhắc thật kỹ khi chọn vị trí đặt trạm.

1.3 NỘI DUNG THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220 / 110 /

22 kV:

 Cân bằng công suất.

 Chọn sơ đồ cấu trúc và MBA cho trạm biến áp.

 Tính tổn thất điện năng.

 Tính ngắn mạch – chọn máy cắt.

 Chọn sơ đồ nối điện.

 Tính kinh tế kỹ thuật – Chọn phương án thiết kế.

 Chọn các khí cụ điện, phần dẫn điện.

 Tự dùng của trạm.

 Các bản vẽ.

Số liệu thiết kế:

1.3.1 Hệ thống

Cấp điện áp: 220 kV

Công suất ngắn mạch: 15000MVA

2 đường dây dài: 120 km

Hình 1.1 1.3.2 Trạm biến áp:

a) Cấp điện áp 220 kV:

2 đường dây ra.

b) Cấp điện áp 110 kV:

Công suất 100 MVA

Hệ số công suất 0.88

4 đường dây ra

Đồ thị phụ tải ngày như sau:

Hình 1.2

c) Cấp điện áp 22 kV:

Công suất 35 MVA Hệ số công suất : 0.9

10 đường dây ra

Đồ thị phụ tải ngày như sau:

Hình 1.3

1.4 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ PHỤ TẢI TOÀN TRẠM:

Tổng hợp đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp do nhà máy hay trạm biến áp cần cung cấp điện Phụ tải này bao gồm cả phần tổn hao trong truyền tải và phần tự dùng.

Ta có: S∑ = S 110 + S 15 +S TD.

S TD là công suất tự dùng của trạm sử dụng vào việc chiếu sáng và làm mát cho MBA được tính khoảng 0,5 MVA.

Bảng tổng hợp phụ tải của trạm biến áp:

Giờ 110kV(MVA) Cấp 22kV(MVA) Cấp Tự dùng (MVA)

Toàn trạm (MVA) S(%)

20-22 60 24.5 0,5 85 62,73

Đồ thị phụ tải toàn trạm:

Hình 1.4

Nhận xét:

Trên đồ thị phụ tải ta thấy phụ tải tiêu thụ không đều, thời gian phụ tải tiêu thu điện năng nhiều nhất vào lúc từ 6h đến 14h Công suất tiêu thụ cực đại là 135.5 MVA và cực tiểu là 68 MVA Độ chênh lệch này tương đối cao nên khi lựa chọn máy biến áp cần chú ý đến khả năng quá tải và tuổi thọ của máy biến áp.