luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 220kv - 110kv - 22kv - đào quyết thắng (01 - 2005)

Trạm biến áp là một khâu không thể thiếu trong hệ thống năng lượng, trạm biến áp dùng để biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác giúp cho việc phân phối điện năng ở các cấp đ

Trang 1

LUAN AN TOT NGHIEP

THIET KE TRAM BIEN AP

Trang 2

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lận - Tự Do - Hạnh Phúc

BO GIAO DUC & DAO TAO

“TRƯỜNG ĐẠI HỌC DI, KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

KHOA ĐIỆN ~ ĐIỆN TỬ

free ke ket

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý : SV phải đóng bản nhiệra vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên ten SV c, : a6 Guay ÖĐoo ‹ aA "\M¿ ing „ MSSV MSSV: BODCAA ++ 4

Ngành - DUK Com, Walnep Lap: ÖòjÏỗ đý0 ĐCN

I Đầu để luận án tốt nghiệp :

¬ Thadk KE Ana ida 220 |44q.22X

— Lika new lò san AM IO VC stn |

th, Ani k tran Đâu + “gan WV dat Abo ew

16D Sep = TOO MVA., GRY “Đề ba Uae =.- Km

ce BAUM, 8 Soman 20 MA, LAG = OF 6 An,

- TTwuA SE Qua SỨC, Vy để và We Mg hổ le dna un,

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án : O4 '1o/.seoh

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 0Đ/04|ơoS ‘

5 Họ tên người hướng dẫn :

Phần hướng dẫn

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

Ngày 5 thing AQ nam 200.44

Trang 3

LOI MG DAU

Trong nghành kinh tế thì ngành năng lượng có vai

trò quan trọng, nó quyết định sự phát triển của mỗi quốc

gia Song song với việc phát triển của kinh tế và đầu tư của nước ngoài vào Việt Nam ngày càng nhiều, các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp Do đó đòi hỏi một nguồn năng lượng có độ tin cậy chất lượng cao Muốn vậy

trước hết ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện cho sản

xuất và nhu cầu sinh hoạt của con người

Trạm biến áp là một khâu không thể thiếu trong hệ thống năng lượng, trạm biến áp dùng để biến đổi từ cấp

điện áp này sang cấp điện áp khác giúp cho việc phân

phối điện năng ở các cấp điện áp hợp lý và giúp giảm bớt

tổn thất điện năng trong việc truyển tải Việc xây dựng, thiết kế, vận hành trạm biến áp đúng kỹ thuật sẽ mang lại

Trong suốt quá trình học tập tại trường, em đã được

các thầy, cô, tận tình chỉ dẫn những kiến thức ban đầu và

hôm nay từ những nên tảng đó, em thực hiện luận án tốt

nghiệp “Thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV "với sự giúp

đỡ, hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Hùng

Bằng tất cả lòng biết ơn chân thành, em xin được phép ghi nhận sự giúp đỡ quý báu của thầy Nguyễn Hùng,

cùng các Thầy, Cô và bạn bè đã giúp đỡ, động viên em hoàn thành luận án này

Trong suốt quá trình thực hiện luận án, do kiến thức

và kinh nghiệm còn hạn chế khó tránh khỏi những thiếu

sót Kính mong nhận được sự góp ý thông cảm và chỉ dẫn

thêm của các Thầy, Cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn

Trang 5

Chương I : Tổng quan về trạm biến áp +ererrrrrrrrrreere /2

Chương II : Cân bằng công suất phụ tải . .-. eeererereeee Â

Chương HI : Sơ đồ cấu trúc -. -=-=eeerererrree D

Chương IV: Chọn máy biến áp -«SsSrserrrrrrrrrrrerrroe TÔ Chương V : Sơ đồ nối điện 2=ssrererrrrrrrrrrrere LÏ

Chương VỊ : Tính toán ngắn mach "— sosavesssannneeseseesescescensersesensmnee DO Chương VII : Tính toán tổn thất điện n năng trong MBA HT ng kg re 30 Chương VI : Chọn máy cắt điện và dao cách ly -~.~ 28 Chương IX : Tính toán kinh tế - kỹ thuật quyết định phương ái án 49

‹ Chương X : Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện 23

Chương Ï : Chống sét đánh trực tiếp cho trạm .- -.e Ô 3

- Chương : Thiết kế nối đất cho trạm .-cscereserrsesreeere Z4

PHAN III: BAO VỆ RƠLE CHO TRẠM 5-2<seeeerrrere.BỐ

Chương Ï : Khái niệm vé role _— se Ê

Chương II : Nguyên lý và hoạt động của các cloại role bảo v vệ ệ MBA ¬ Chương II : "Tính toán bảo vệ MBA trạm .-e.-e e-ec~rrx-e 103

Trang 6

Luận Ấn Tốt Nghiệp Thiết Kế Trạm Biến Ấp

PHAN I

THIET KE PHAN

DIEN

Trang 7

Luận Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Trạm Biến Ấp

————————————>—_———myTmmmmmTm—mmm—————nn

CHUONG I TONG QUAN VE TRAM BIEN AP

I GIGI THIEU VE TRAM BIEN AP

ing với hệ thống phát triển năng lượng quốc gia phục vụ cho quá trình công

CC neo hoá hiện đại hoá đất nước Việc thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV,

nhằm tạo một hệ thống điện rộng lớn cung cấp điện năng cho nhu cầu và phương

hướng phát kinh tế — xã hội của khu vực trong gia đoạn có dự tính đến sự phát triển

Việc thiết kế trạm biến áp tốt nhất phải nhiễu mặt và phải tiến hành tính toán

so sách kinh tế — kỹ thuật và tính đảm bảo cung cấp điện liên tục giữa các phương án

dé ra

Il PHAN LOẠI

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

điện và trạm biến áp Trạm phân phối điện chỉ gôm các thiết bị như: dao các ly, máy cắt, thanh góp Dùng để nhận và phân phối điện năng đến phụ tải không có biến đổi điện áp như trạm biến 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 220KV biến đổi thành cấp điện áp 110KV, 22KV,

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 diện tích để đặt các thiết bị ngoài trời

b Tram trong nhà: tất cả các thiết bị đều đặt trong nhà Loại này thường gặp Ở

các trạm biến áp, phan xưởng, tram Gis

I NHIỆM VU THIẾT KẾ

Nhiệm vụ của luận án này là thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV với các số

liệu ban đầu như sau:

Trạm có 2 đường dây dẫn đến và phụ tải của các cấp bao gồm:

+ Phụ tải cấp 110KV có 2 đường dây

Smax = 45 MVA ; cosg= 0,9

“ns

Trang 8

+ Phụ tải cấp 22KV có 6 đường dây

Šma„ = 20MVA; cosœ = 0.8

+ Nguồn cung cấp 220KV có 2 đường dây

Suy = 7000MVA; cosp =0,8; XỈwr =0,4

III TRINH TU THIET KE

Theo số liệu ban đầu đã cho, thiết kế trạm biến áp theo trình tự sau:

1 Cân bằng công suất phụ tải

2 Lựa chọn phương án tối ưu

Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tính toán kinh tế - kỹ thuật quyết định phương án thiết kế

Trang 9

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 phụ vụ cho sản xuất 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

tri

+ Phụ tải loại 2: là những phụ tải có tâm quan trọng lớn, nhưng có sự cố về nguồn

cung cấp điện chỉ thiệt hại về kinh tế, do ngưng sản xuất, hư hỏng sản phẩm, thiết bị, lãng phí nhân công

+ Phụ tải loại 3: là những phụ tải cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp,

cho phép mất điện trong thời gian : sửa chữa và thay thế thiết bị khi có sự cố

Il DO THI PHU TAI TUNG CẤP ĐIỆN ÁP

Trang 10

* Bang phan theo thời gian

Thời gian(giờ) Công Suất Phụ Tải

3, Phụ tải cấp 22KV

#Đồ thị phụ tải

Ss ot

100 100}

Bảng phân theo thời gian

Trang 11

mm TmTmmTmmTmT=TZTZ==m>>—nnnrsmns=

4 Đồ thị tổng hợp của toàn trạm khi qua máy biến áp

®Bảng phân theo thời gian toàn

Trang 12

dự phòng được xem là nguồn Do đó, hệ thông luôn được xem là thành phần quan

trọng, cấu trúc của trạm biến áp phải luôn được giữ liên lạc chặc chẽ

Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng đến 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 các thiết bị chính như: máy biến áp, máy cắt, cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm

2 Đảm bảo 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 biến

áp không cần 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 cần thay cấu trúc đã chọn

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

phương án nào 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 các máy biến áp

II SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN 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 không qua máy biến áp hạ, phần còn lại qua máy biến áp giảm áp có điện áp

phù hợp với phụ tải

Phụ thuộc vào các cấp điện áp, vào công suất của phụ tải có thể sử dụng một trong ba phương án sau:

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

+ Dùng máy biến áp ba cuộn dây (hay máy biến áp từ ngẫu nếu Ur> 110KV) + Qua các máy biến áp 2 cuộn dây cung cấp cho từng cấp điện áp thấp

pe“

Trang 13

————————————>————rnnnnnmm—

II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KHẢ THỊ

Các phương án để ra phải đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật Tính kỹ thuật

được đưa lên hàng đầu Vì trạm biến áp là một mắc xích quan trọng của hệ thống điện, không thể ngưng hoạt động khi hệ thống đang vận hành, vì sẽ làm ảnh hưởng nặng nê đến hệ thông, cũng như phụ tải

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

- Phương án này có ưu điểm:

+ Số lượng máy biến áp chỉ 2, chiếm ít diện tích xây lắp

+ Giá thành thấp

+ Tổn hao trong máy biến áp 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 áp Ủr > 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

2 Phương án 2

GVHD: ThS Nguyễn Hùng m.ư SVTH: Đào Quyết Thắng

Trang 14

\ Sơ đồ cấu trúc phương án 2

Uur =220KV

+ Sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp 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

Trang 15

CHUONG IV CHON MAY BIEN AP

I KHAI NIEM

M: y 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 500, 220, 110KV , thường qua máy biến cấp tăng từ điện

áp máy phát lên điện áp tương ứng Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp

giảm về điện áp thích hợp với mạng phân phối

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 lân tổng công suất của các máy phát

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

Chọn máy biến áp là một khâu quan trọng trong việc cung cấp điện liên tục

cho các phụ tải Vì khi có sự cố xẩy ra với máy biến áp thì dẫn đến thất thoát về kinh

tế - vật chất Ảnh hưởng trực tiếp đến qui trình và tiến độ hoạt động của các hộ

tiêu thụ Chọn máy biến áp phải đảm bảo cung cấp điện trong khi làm việc bình

thường cũng như lúc quá tải Khi chọn máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển của phụ tải Tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt 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 cân thoả mãn các điều kiện nêu trên

Số lượng công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế — kỹ

thuật sau:

+ An toàn đảm bảo tính cung cấp điện

+ Vốn đầu tư thấp nhất

+ Chi phí vận hành bé nhất

+ Dung lượng máy biến áp trong một trạm nên đồng nhất

Máy biến áp có khi vận hành non tải, thì cũng có thể vận hành quá tải trong một khoảng thời gian mà không làm hỏng máy biến áp Từ quan hệ về sự hao mòn

của máy biến áp, trong thời gian vận hành có thể tính được khả năng quá tải cho phép của nó khi biết đổ thị phụ tải, để cho sự hao mòn trong thời gian không vượt quá định mức

Thường ta chọn máy biến áp theo 2 điều kiện sau:

1 Quá tải một cách hệ thống hay còn gọi là quá tải bình thường của máy biến áp + Qui tắc này được áp dụng khi chế độ bình thường hằng ngày có những lúc

máy biến áp vận hành non tải (K; <1) và có những lúc vận hành quá tải (Kạ>])

+ Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua máy biến áp có công suất bé hơn S„x, lớn hơn

Smin:

GVHD: ThS Nguyễn Hùng 10 SVTH: Đào Quyết ết Thắng

Trang 16

Luận Ấn Tốt Nghiệp Thiết Kế Trạm Biến Ap

min < Ss < Max

+ Đẳng trị đồ thị phụ tâi qua máy biến áp thành đồ thị phụ tải chỉ có hai bậc

K; và K¿ với thời gian qua tải T;

+ Từ đường cong khả năng tải của máy biến áp có công suất và nhiệt độ đẳng trị môi trường xung quanh tương ứng xác định khả năng quá tải cho phép K›¿p tương

ứng Kị, K¿ và Tà

+ Nếu K;cp> Ko nghĩa là máy biến áp đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho và tuổi thọ của máy biến áp vẫn đảm bảo

+ Nếu K;cp< K¿ tức là máy biến áp đã chọn không có khả năng đảm bảo hai

điều kiện trên Do đó phải chọn máy biến áp có công suất lớn hơn

+ Khi đã chọn công suất máy biến áp lớn hơn Sw¿„ của đồ thị phụ tải không

cần kiểm tra khả năng này

+ K¿¡, K;, K;œ, T; được tính theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

của thây Huỳnh Nhơn trang 32,33

2 Quá tải sự cố của máy biến áp

+ Khi hai máy vận hành song song mà một trong hài máy bị sự cố phải nghỉ, máy biến áp còn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn định mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong khoảng thời gian 5 ngày đêm

nếu thoả mãn các điều kiện :

+ Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về hai bậc trong đó : K,< 0.93 ; Kạ < 1.4 đối với

máy biến áp đặt ngoài trời và Kạ < 1 3 đối với mày biến áp đặt trong nhà, T;< Óg

II CHON CONG SUAT MAY BIEN AP

1 Trường hợp chỉ có 1 máy biến áp

Km: Sams 2 SMax

Trong đó : K¿w là khả năng quá tải thường xuyên

2 Trường hợp có hai máy biến áp ghép song song

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

với khả năng quá tải sự cố cho phép phải tải lớn hơn công suất cực đại của phụ tải

Katse , Samp 2 SMax

SMax Kotse

Theo điều kiện này không cần xét diéu kiện bình thường vì K„„„ lớn nhất chỉ

bằng 1.4 (máy biến áp đặc ngoài trời) Trong khi theo điều kiện bình thường chỉ cần:

Samp 2 0.5X Smax

Chọn theo điểu kiện trên đưa đến công suất máy biến áp quá lớn do chế tạo máy biến áp nhảy vọt, có thể không chọn công suất quá lớn mà xét khi sự cố 1 máy

có thể cắt một phần phụ tải loại 3, nếu cho phép thì hợp lý hơn

3, Trương hợp có 3 máy biến áp ghép song song

+ Công suất máy biến áp chọn theo công thức:

QUY ra : Samp 2

Trang 17

Ss Max

3

ˆ z , ` a? v z w + n `

+ Kiểm tra 1 máy nghỉ hai máy còn lại với khả năng quá tải sự cổ có thể tải

công suất cực đại

SamB 2

2 Katse * SamB = Sax

S Max 2xK qtsc

> Ứng với các trường hợp trên ta chọn trường hợp có 2 máy biến áp ghép song song

phù hợp với sơ đồ cấu trúc và số lượng máy biến áp đã chọn ở chương II

Bảng phân theo thời gian toàn trạm

Suy ra: Samp 2

Thời gian(giờ) Công Suất Phụ Tải (MVA)

Từ Đến U,=110KV U,=22KV Tu ding Tổng

Sw„„= 65.5(MVA) ; Suu„= 43.5 (MVA)

$ Chọn máy biến áp cho phương an 1

+ Phương án 1: sử dụng hai máy biến áp từ ngẫu ghép song song nên ta chọn công suất máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố

Trang 18

Suyra: — Sang> <2 = = 46.786(MVA)

+ Từ đổ thị phụ tải nêu trên nên ta chọn máy biến áp từ ngẫu có công suất

Samg = 60(MVA) Thì ta thấy thời gian quá tải 12g > 6g thời gian quá tải cho phép Dẫn đến không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

+ Vậy ta chọn 2 máy biến áp từ ngẫu 3 pha, mỗi máy c6 céng suat Samp = 63(MVA) Thoả điều kiện thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép Nghĩa

là máy biến áp đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho

t Kiểm tra điều kiện quá tải

+ Thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép

+ Trong điều kiện bình thường hệ số mang tải của mỗi máy biến áp

=e = © =0,519<0493

2xSamp 2x63

+ Hai máy biến áp đặt ngoài trdi nén kiém tra diéu kién 1 may bị sự cố

KqmiX Sams > Max

Suy ra : 1.4x 63 =88.2 > Sywax = 65.5 (MVA)

+ Vậy máy biến áp được chọn đã thoả mãn yêu cầu, cho phép làm việc với phu tải đã cho

+ Do đó ta chọn máy biến áp từ ngẫu có công suất Sạm = 63(MVA), Kiểu ATJHTH do Nga sản xuất có các thông số › kỹ thuật sau:

œ Bảng thông số kỹ thuật của MBA

+ Vì cấp 220/110KV của phương án 2 sử dụng hai máy biến áp 2 cuộn dây

ghép song song nên ta chọn công suất máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố

Sams 2 max

Kpsc

Trong d6 : Kgs = 1.4 (vi may biến áp đặt ngoài trời)

Suy ra : Samp 2 a8 = 46.786(MVA)

Trang 19

+ Từ đồ thị phụ tải nêu trên nên ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công suất

Samp = 60(MVA) Thi ta thấy thời gian quá tải 12g > 6g thời gian quá tải cho phép

Dẫn đến không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

+ Vậy ta chọn 2 máy biến áp 2 cuộn dây , mỗi máy có công suat Samp = 63(MVA) Thoả điều kiện thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép Nghĩa

Œ Kiểm tra điều kiện quá tải

+ Thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phớp

Kg = om = 22 = 0,519<0.93

+ Hai máy biến áp đặt ngoài trời nên kiểm tra điều kiện 1 máy bị sự cố

KqmrX Samp 2 Smax Suy ra: 1.4.x 63 = 88.2 >Smax = 65.5 (MVA)

+ Vậy máy biến áp được chọn đã thoả mãn yêu câu, cho phép làm việc với phụ tải đã cho

+ Do đó ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công sudt Sam = 63(MVA) Kiểu

ONAF do AEG sản xuất

Trang 20

+ Vì cấp 110/22KV của phương án 2 sử dụng hai máy biến áp 2 cuồn dây ghép song

song nên ta chọn công suất máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố:

S max

SamB 2

ptsc

Trong đó: K„= 1.4 (vì máy biến áp đặt ngoài trời)

Suy ra: Samp 2 = = 14.643(MVA)

+ Từ đồ thị phụ tải nêu trên nên ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công suất

Samp = 16(MVA) Thi ta thấy thời gian quá tải 20g > 6g thời gian quá tải cho phép

Dẫn đến không cho phép vận hành đối với đồ thị phụ tải đã cho

+ Vậy ta chọn 2 máy biến áp 2 cuỗn dây, mỗi máy có công suất Samp =

20(MVA) Thoả điều kiện thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép Nghĩa

$ Kiểm tra điều kiện quá tải

+ Thời gian quá tải 4g < 6g thời gian quá tải cho phép

K -_SMax „ 2U) _0 2125 <0.93

#® 2xSamp 2x20

+ Hai máy biến áp đặt ngoài trời nên kiểm tra điểu kiện 1 máy bị sự cố

KqtX Samp 2 Smax

Suy ra: 1.4 x 20 =28 > Swax = 20.5 (MVA)

+ Vậy máy biến áp được chọn đã thoả mãn yêu cầu, cho phép làm việc với

phụ tải đã cho

+ Do đó ta chọn máy biến áp 2 cuộn dây có công suất Sạm„ = 20(MVA) Kiểu

TJT do Nga sản xuất

Trang 21

#* Bảng thông số kỹ thuật của MBA

Điện Sam (KV) Un | L | aPo | APN (m) lượng (tấn) |,

áp (MVA) cao | hạ (%) | (%) | (KW) | (KW) (4) p| B | C | Dâu | tổng | xuất -

(KV)

20/110; 63 | 230) 115 | 12 | 02] 35 | 215 AEG

110/22 | 20 | 121 }38.5/10.5| 36 | 60 | 136 | 5.6| 4.45 | 15.1 | 59.6 | 16.3 | NGA

Giá tiên: MBA Sam = 63(MVA) : 460000 USD

MBA Sam = 20(MVA) : 300000 USD

Chọn máy biến áp tự dùng

Tự dùng của trạm biến áp không phụ thuộc hoàn toàn vào công suất của trạm

mà chủ yếu ở trạm biến áp có hay không có người trực thường xuyên, và dựa vào hệ

thống làm mát máy biến áp (có quạt, có hệ thống bơm dầu, có nước cưỡng bức )

Thường công suất tự dùng của trạm từ 50 đến 500KVA Trong luận án này ta chọn 2 máy biến áp tự dùng có công suất mỗi máy là Sam = 0.5MVA là hợp lý Máy

có các thông số kỹ thuật sau:

œ Bảng thông số kỹ thuật cla MBA

áp(KY) | (w) | (w) |(®) Dài - rộng - cao đi (VNĐ) xuất

Trang 22

S ơ đô nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện có

nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải cùng

một cấp điện áp

+ Nguồn điện có thể là MBA, máy phát điện, đường dây cung cấp

+ Phụ tải có thể là MBA, đường dây

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

Sơ đỗ nối điện có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử

nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải vì vậy, sd đồ nối

điện cần thoả các điều kiên sau:

1 Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu, hay sự quan trọng của phụ tải mà

mức đảm bảo cần đáp ứng Tính đắm bảo của sờ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ tin cậy cung cấp điện, thời gian ngừng cung cấp điện, điện năng không

cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ hay là sự thiệt hại của phụ tải do không đảm

bảo cung cấp điện

2 Tính linh hoạt: là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau

3 Tinh phát triển: sơ dé nối điện cần thoả mãn không những hiện tai mà cả trong

tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển không bị khó khăn

hay phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ

4 Tính kinh tế: thể hiện ở vốn đâu tư ban đầu và các chỉ phí hằng năm

Dựa vào nội dung thiết kế trạm và các yêu cầu trên ta có sơ đồ nối điện như sau:

$ Sơ đồ nối điện phương án l

GVHD: ThS Nguyễn Hùng 17 SVTH: Đào Quyết Thắng

Trang 23

| |

Trang 24

$ Sơ đỗ nối điện phương án 2

| HỆ THỐNG |

Trang 25

Luan Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Trạm Biến Ấp

CHƯƠNG VI_`

TINH TOAN DONG NGAN MACH

I KHÁI NIỆM

Nữ mạch là hiện tượng 3 pha, 2 pha chạm nhau hoặc một pha chạm đất trong

hệ thống điện có trung điểm nối đất trực tiếp Ngắn mạch xảy ra gây nguy hiểm cho thiết bị điện vì khi đó dòng ngắn mạch có trị số rất lớn có thể làm hư hỏng nghiêm trọng cho hệ thống điện Để tính toán ngắn được chính xác trong một hệ thống điện là rất phức tạp và khó khăn, cho nên trong thực tế người ta sử dụng phương pháp thực dụng với việc đưa ra giả thiết đơn giản hoá Vì thực tế nó không

đòi hỏi độ chính xác cao Do đó phương pháp tính thực dụng có ưu điểm tính toán

đơn giản, nhanh chóng, tuy nhiên các kết quả tính được chỉ gần đúng Tất nhiên kết quả tính được phải nằm trong phạm vi cho phép Bỡi vì mục đích tính toán dòng ngắn

mach (In) dé phu vu cho viéc chon khi cu dién ( may cắt, kháng điện, biến dòng,

biến áp ) và các phần dẫn điện ( dây dẫn, thanh dẫn, cáp)

+ Trong đó: S„„ chọn tuỳ ý, có thể là 100MVA, 1000MVA hay bằng công

suất tổng của hệ thong (Sur)

U¿y chọn bằng điện áp trung bình của các cấp tương ứng: 500; 230; 115;

Trang 26

+ Trong đó: ly bằng trị cơ bản của dòng ngắn mạch tương ứng với điện áp tại

* Xạ` : điện kháng siêu quá độ dọc trục đối với nhiệt điện

* Xã : điện kháng quá độ dọc trục đối với thuỷ điện

+ Đường dây (D) ở các cấp điện áp

*L : chiều dài đường dây (km)

+ Xạ : điện kháng trên 1 km đường dây có thé lay bang 0.4 O/km

+ Kháng điện (K) trên thanh góp điện áp máy phát

* Uamx : điện áp mức của kháng (KV)

Uy% : Điện áp ngắn mạch phần trăm

Với máy biến áp hai cuộn dây thì nhà chế tạo cho sắn

Với máy biến áp từ ngẫu và ba cuộn dây thường cho:

* Uy%cu : điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn hạ

* Uy%cr : điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn trung

* UN%+u : điện áp ngắn mạch giữa cuộn trung với cuộn hạ

$ Cần tính Uy% của cuộn cao, trung, hạ theo biểu thức

Khi công suất các cuộn dây là 100/100/100

ỦN%c =2(UN%er +UN%cH ~ ỮN %TH )

ỦN 9+ = 2(UN%cr +UN⁄2rH —UN %CH)

ỦN%c = 5x %cu +Un%ty - UN%cr)

Khi công suất của các cuộn dây là 100/100/66.7

'số ot TR a ete ett cee renin eter tens cea ti mon

Trang 27

Khi tính toán ngắn mạch trong mạng hạ thế khác với mạng cao thế,

- Có thể tính trong hệ có tên, không cần tính trong hệ tương đối

- Không thể bỏ qua điện trở R, vì R và X tương đương nhau

- Điện trở Rạ và điện kháng X; của máy biến áp xác định theo biểu thức

APN xU2m x10 (mQ); X; = 10U,, %U 3m x 10°

+ Trong đó: U,% là phần thành phản kháng của điện áp ngắn mạch xác định theo biểu thức

U¿% =j(UN%)? ~(Uạ%)”

+ Trong đó: Ủy là thành phần tác dụng của Dy% xác định theo biểu thức

Trang 28

——-——

Xap = Xeam Xoo = 0.4x Sut 2 = 0.057 7000

+ Đường dây: với L = 100 km; Xạ = 0.4

Trang 29

Vì Xạ = 0 nên ta có sơ đồ tương đương như sau:

Xut

Xu Xq 7 220KV 7 NI 110KV N2

Trang 30

- Dòng xung kích: với Ky, = 1.8

ig, = V2 *K yj x [yy = V2 x1.8x5.77 =14.688ŒA)

Trang 31

Luan Ấn Tốt Nghiệp Thiết Kế Trạm Biến Ấp

- Dòng xung kích : véi Ky, = 1.8

- Dong xung kich

ivea = V2 XK yy x Ig = V2 x1.8x 36.085 = 91.857(KA)

Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch phuong 4n 1

N, 220 1000 2.51 0.435 5.77 14.688 N; 110 1000 5.02 1.903 2.638 6.715 N3 22 1000 26.24 5.991 4.38 11.15

Na 0.4 36.085 91.857

Trang 32

110KV No Xpo x 7 22KV Nh

Xp = Xeam X Seb 9.4 x 1009 _ 0.057 Sur 7000

+ Đường dây: với L = 100 km ; Xo =0.4

Xạ =XạxL Sep = 04100255 = 0.756 U4, 230

+ Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây Bị & B; cấp 220/110KV

_ Un%xSep BI" 100% Sam

Trong d6: Un% = 12%; Sam = 63(MVA); Su = 1000(MVA)

Trang 33

- Dong xung kich: véi Ky, = 1.8

ier = V2 Ky x Inq = V2 x1.8x5.77 = 14.688(KA)

b Tính ngắn mạch tại điểm N;(110KV)

- Sơ đồ biến đổi tương đương

Xãi XBi

inno = V2 xK yx xIxa =⁄2xI.8x3.619 =9.212(KA)

c Tinh ngin mach tai diém N3(22KV)

- Sơ đỗ biến đổi

Trang 34

- Dòng xung kich: vdi Ky, = 1.8

lua =2xKxw XIN: =2x1.8x6.54 = 16.648(KA)

d Tính ngắn mạch tại điểm N¿ (0.4)

- Ta có U =0.4KV<1KV nên phải tính cả R và X tương tự như phương án]

- Sơ đồ thay thế như sau:

Trang 35

Luận Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Tram Biến Áp

, CHUONG VII TINH TOAN TON THAT DIEN NANG TRONG

MAY BIEN AP

I KHAI NIEM

hi truyền tải điện năng từ tram biến áp đến các nơi tiêu thụ, ta cần phải dùng dây dẫn và máy biến áp, nên một phần 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 trở và điện kháng nén bao gid

cũng có một tổn thất nhất định về công suất tác dụng AP và công suất phản kháng

AQ Số năng lượng điện năng mất mát đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn và máy

biến áp, cuối cùng toả ra ngoài 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 NẴNG CỦA CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP

1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây

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

AA =nxAP,xt+——x—_— -xt

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

AA =nx AP, xt + AEN N x1 _ys? xt

n Sấm

Trong đó:

+ APạ: tổn thất không tải

+ APx: tốn thất ngắn mạch

+n: số máy biến áp làm việc song

+ t: thời gian làm việc của máy biến áp (giờ)

+ S;: cong suất của n MBA tương ứng với thời gian tị + + : thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại T„„ và cosQ

AL _ XS; x t;

T =

me S max max

2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu

- Hệ số có lợi của MBA từ ngẫu œ

AP AP

APNc =0.5(APN.cr + 23 7 —

Trang 36

APnH =0.5(—SCE +——XEH ~ APucr) a Qa

- Khi có đồ thị phụ a hình bậc thang, n máy làm việc song song

nx S

Trong đó :

+ APy : tổn thất không tải

+ APwe : tốn thất ngắn mạch cuộn cao

+ APar :tốn thất ngắn mạch cuộn trung

+ APụu : tổn thất ngắn mạch cuộn hạ

+n: số máy biến áp làm việc song song

+t: thời gian làm việc của máy biến áp (giờ)

+ Sam : công suất định mức của máy biến áp

- Khi không có đồ thị phụ tải

2 2

II.TÍNH TOÁN TỔN Trấn ĐIỆN NĂNG TRONG MBA CỦA 2 PHƯƠNG ÁN

1 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA cho phương án 1

a Tổn thất điện năng trong hai máy biến áp Bị & B;

- Là hai máy biến áp từ ngẫu mỗi máy có công suất là Sam = 63 (MVA)

Trong đó : APwcr = 400(KW) ; APwru = 240W) ; APu.ca = 220W)

APqc =0.5(APNcr + âu CH — NTH) — 0,5(400 + +720 - ` œ7 0.52 0.5 > =160(KW)

APy 7 = 0.5(APy cr + AP NTH APN — NEM) = 0.5(400 + 2 - 28)“ 240(KW)

Trang 37

#Bảng phân theo thời gian

-Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn trung 110K

- Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn cao 220KV

+ Vì chế độ công suất truyền từ cuộn cao sang trung và hạ nên

S%c =Sr+Sh

Thời gian(giờ) Công Suất Phụ Tải (MVA)

Trang 38

———Ỗ—————.kzc>>-nrnrnn

1

nx Sim

Trong đó :+ APyc = 160(KW) ; APy.r = 240(KW) ; APy = 720(KW)

+ APạ=45(KW) ;n=2 ;t=24 ; Sam= 63 (MVA)

+ DS% x Tic = 76049(MVA*.h) + >S2-xT¡y =38961(MVA”h) + >Sẫi xTịy =6272(MVA”h)

- Điện năng cung cấp trong 1 ngay dém

Angay dem = >5; lị COS@Đ = Ai + A2+ A3 Trong đó :

- Điện năng cung cấp trong một năm

Anam) = Angay đem X 365 = 2236.2 x365 = 816213(MW.h)

- Tỷ số điện năng tổn thất so với điện năng cung cấp trong 1 năm

AA.;

— năm(B1) 100 = 1985.493 năm | 100 = 0.243(%)

816213

b Tổn thất điện năng trong 2 MBA Bạ & B„

- Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có công suất Sam = 0.5

& AP, = 1000(W)= 1(KW); APy =7000(W)= 7(KW)

} Sam = 0.5(MVA); t = 24 (gid)

Trang 39

- Điện năng cung cấp trong 1 ngày đêm

Angay dem = 2:Š¡ lị COS(Đ Trong đó : §;¡ = 0.5 (MVA) ; t = 24; vdi : cos@ = 0.78

Do đó:

Angay aem2) = 0-5 X 24 x 0.78 = 9.36(MW.h)

- Điện năng cung cấp trong một năm

Anam) = Angiy dem X 365 = 9.36 x365 = 3416.4(MW.h)

- Tỷ số điện năng tổn thất so với điện năng cung cap trong | nam

AA »

năm(2)

c Tổng tổn hao điện năng phương án 1

- Tổng tổn điện năng hao trong một ngày đêm

ĐAA ngày đêm = AÂ ngày đêm(1) + AÁ ngày đêm(2) = > 440+ 0.132 =5.572(MW.h)

- Tổng tổn hao điện năng trong một năm

EAA vim = AAnamcy + AA nim(2) =1985.493 + 48.180 = 2033.61(MW.h)

- Tổng điện năng cung cấp 1 năm

2 Tính Toán Ton Thất Điện Năng Cho Phương An 2

a Tổn thất điện năng trong 2 MBA Bị & B; cấp 220/110KV

- Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có công suất Sam = 63

(MVA)

- Dựa vào dé thi phu tai cu6n trung 110KV

Trang 40

- Tổn hao điện năng trong 1 năm

ÀÁ săm() = ÀÁ qsày đem() X365 = 2735.255 365 = 998.368(MW h)

- Điện năng cung cấp trong l ngày đêm

b Tén that dién nang trong 2 MBA B; & B„ cấp 110/22KV

- Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có công suất Sam = 20

Định dạng
Số trang	131
Dung lượng	4,92 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp — Huỳnh Nhơn	Khác
2_ Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp — Nguyễn Hữu Khái	Khác
3. Hệ thống cung cấp điện — Nguyễn Công Hiển	Khác
10. Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế cung cấp điện - Phan Thị Thanh Bình ~ Dương Lan Hương — Phan Thị Thu Vân	Khác
11. Ngắn mạch trong hệ thống điện - Lã Văn Út	Khác