luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 220kv - 110kv - 22kv - lê đức hân (01 - 2009)

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.. Đây thường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

THIẾT KẾ TRAM BIEN AP 220/110/22 kV

CHUYEN NGANH: DIEN CONG NGHIEP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

¬r Ố _— _———

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

TRUONG DAI HOC DL KY THUAT CONG NGHE Độc Lập - Tự Do ~ Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỪ oOo - -

HAO 4 4e

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

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

Ho va tén SV Le Dye chi tu `" MSSV : 4044102043 ty Hư,

Ngành : Điển _— C ong re, Nahiệp "1 17) ee Oo)

1 Đầu để luận án tốt nghiệp :

" "” ` che

2 Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)

Ea GUO "` trum bat a Fe a u02 222222 2eeereeeei

Chen d _ để › Bases câu đực a ni \n024 chó đực?) bra ap

I cM Qe AIUD cg HON Phi [AIM ceca nnn

— Í 7 ⁄

su [a A tL ; ow ARON VD LH HH 22H Han na Ha 02 se Tinh Binh dé leg cat - = Aad chen ~ ple Gn thea.” bn

heh Rout Sag Md hey) NE suui W1¿Lz bien pp

Tủ ;

| a “Tenh tan dk MÀ “chon Sth .Của đi, hư dey £6 " Meo

f

| 3 Ngày giao nhiệm vụ luận án : 3/40/2008

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :2/4/ 2009

5, Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

| cải BE BID oon duldhtg ke JTx h |

Di cceccecccsevss SH HH HH HH2 12g re 2 HHHn HH HH ago

l In

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

Ngay AM thangrZ2 nim 2007 (Ký và ghỉ rô họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thê các thầy cô trường Đại học

Kỹ Thuật Công Nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và truyền đạt cho em tất cả những kiến thức quý báu trong suốt những năm ngồi ghế nhà trường và đặc biệt là Thầy Lê Đình Lương — người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cho em để hoàn thành đề tài này

Do quy mô đề tài tương đối rộng và trình độ giới hạn còn là sinh viên nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ các thầy cô để đề tài hoàn chỉnh hơn

Tp.Hồ Chí Minh

Ngày 2 tháng I năm 2009

Lê Đức Hân

Tp Hồ Chí Minh, ngày .tháng .năm

Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

PHAN I: THIET KE PHAN DIEN CHO TRẠM cccccccccrrrrrse 1

CHUONG I: KHAI QUAT CHUNG VE TRAM BIEN AP 1 1.2 CAU TRUC CO BAN CUA MỘT TRẠM BIÉN ÁP 2 1.3 NOI DUNG THIET KE VA DO THI PHU TAI TRAM BIEN AP 2 1.4 CAN BANG CONG SUAT VÀ PHỤ TẢI TOÀN TRẠM 5

2.1 TONG QUAT onsccsscsscsssssssssssssssssssssssvececsavsavesesucsussaresessussssssesssecsusssecsecssecseen 7 2.2 CHON SO LUGNG MÁY BIẾN ÁP -2-©GcS2s2EEEEES2EE2EE2EeeErcer 7 2.3 -DANG CAU TRÚC CỦA TRẠM 2- 52+ E+2EEtEEE+EEEvErevrsrsrz 8

CHUONG III:TINH TOAN CHON MAY BIEN APVA TON THAT

DIEN NANG .ccscssessessssessesssscsessscscssssussesscsssncarsnccesaesucsesaesucsecaesasasavsucascnss 13 3.1 CHON MAY BIEN AP oou.cccccscescccsscsssssssssscssvesssesssscssuvcsscesasessesessvesseessnecsnees 13

3.2 TINH TON THAT DIEN NANG 2s: 2sc22cet22EEEC2EEE2ExeezEsxeee 15 CHUONG IV:TINH TOAN NGAN MACH - CHON MAY CAT DAO

CACH LY onececssecsssesssecssscssvecssessssecessessusssussssvesusesavesseceseseesecssecssesessuessuecsusessucessees 19 4.1 - TINH TOAN NGAN MACH ou ecccccscssssescssescsssecssusessecessessssssecssscsssecsnssees 19 4.2 CHON MAY CAT unececccssssssssessssssessscssssssssusssesscssecsaesucsucsaessussaensesassscssecsees 24 CHUONG 5: SƠ ĐÒ NÓI ĐIỆN Ở CÁC CÁP ĐIỆN ÁP 5-cssce 29

5.1 KHÁI NIEM ccccssssssssssssssssssssssscsssescssuscersuccessvecsunscersessessvecssssscessusecssseecasevecs 29

5.2 CHỌN SƠ ĐỒ NÓI ĐIỆN .2- s2 SEEECEEEEEEErrrerrree 30 5.3 SƠ ĐÔ NÓI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN -2-©cccreecceecree 31 CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬTLỰA CHỌN PHƯƠNG:

6.1 KHALI NIEM o.ncccssccssssssscssscssssssssssssssessucsavssusessscsucsseesacesascsssssueesseessesssessseen 33

6.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬTT c2++22+ee+2222scccee 34 6.3 TÍNH TOÁN CHI PHÍ KINH TẾ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 35

6.4 TÔNG KẾTT G55 G2129 SE SE 215151111515 01 1111111111111 5n 36

CHƯƠNG 7: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẢN DẪN ĐIỆN 37

7.1 CÁC VẦN ĐỀ CHƯNG 22 22s ckEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkerrrrree 37 7.2 CHON MAY BIEN DONG DIEN ccccsccssscsscsscsscsecscssessessessecsessesseceesreeseess 38 7.3 CHON MAY BIEN DIEN AP BU cceesessesssessceseesseeseesecssesseseessuesseessesssees 42 7.4 CHON THANH GOP cscsssessssssscsssesssesssssssssessuessscsvessuessvesucssevensesseesseeeaness 46

7.5 CHON DAY DAN TREN KHONG w.uu cceesssescssescsssesscsecessntscsssecessseseseseeeeen 50

7.6 LỰA CHỌN VÀ KIEM TRA SU CACH DIEN essccsessscccscssscecesssseesseesees 55 CHUONG 8:THIET KE TU DUNG CHO TRẠM BIÉN ÁP 58

8.1 GIOT THIEU CHUNG ou cecccssesssesssssssesssusssucssscsssssucsusessvacecsavesaeenseesesenerenveeses 58

8.2 CHON MBA TU DUNG w eeccccsccscssssssstessessessecsscsucssecescsecsucsuccsucsuceavesecsasenaee 58

8.3 TINH NGAN MACH CHO MANG TU DUNG cessesscssecscsssessecssscsecssesseesece 59

8.4 CHON CAP NGAM ccccscsssesssssssssssesssssssvesseesscssscsavesesenscseveravessresursneveseesass 60 8.5 CHON TU TU DUNG 0,5 KV cocceccsesssssscessesssssssessessusesuccsecsesssusssuesseceneesssesnes 61 PHẢN II :THIẾT KÉ CHÓNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 63 CHUONG 1: BAO VE CHONG SÉT ĐÁNH TRỰC TIÉP -5 63

1.1 KHÁI QUÁTT St 2ESE5EE2211125E25E25251255155EE2EE11111112EE-EEEEEEee 63

1.2 PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN PHẠM VI BẢO VỆ - 64 1.3 THIẾT KÉ HỆ THÓNG THU SÉT CHO TRẠM 5- 52cccz¿ 68 1.4 TINH TOAN CHON CHIEU CAO CỘT THU §ÉT 70 1.5 THIẾT KÉ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỒNG NÓI ĐẤTT 80 1.6 KIEM TRA NOI DAT AN TOAN THEO DIEU KIEN CHONG SÉT 88 1.7 NÓI ĐẤT AN TOÀN TRUNG THÊ -2-©22+22E+2EEt+EEEevEEevrzscee 95 CHUONG 2: CHi TIEU CHONG SET CUA DUONG DAY CO TREO DAY

2.1 YEU CAU CHUNG .seccssesscssssssssssssssccssssssssecssscessevensuccsasecrucessaseersessssecesses 98

2.2 CAC KHAI NIEM VA SO LIEU VE SET cscsssssssssssscssecssseesesseccsssveccsssecee 99

2.3 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƯỜNG DẦY VÀ DẠNG CỘT 102 2.4 TÍNH XÁC SUÁT PHÓNG ĐIỆN TRÊN CÁCH ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY 103

KHAI QUAT CHUNG VE TRAM BIEN AP

1.1 KHAI NIEM VE TRAM BIEN AP

Tram bién áp là một trong những bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điện, dùng

để biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác 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

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:

e 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

e 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:

e Trạm biến áp trung gian hay còn lại 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

e 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

+ 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

+ 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 NOI DUNG THIET KE VA DO THI PHU TAI TRAM BIEN ÁP

THIET KE TRAM BIEN AP 220/110 /22 kV

- Xây dựng đồ thị phụ tái - Cân bằng công suất

- Chọn sơ đồ cấu trúc cho trạm biến ap

- Chon MBA - Tinh tén that dién nang

- Tinh ngan mach — chon may cat

- Chọn sơ đồ nối điện

- Tính kinh tế kỹ thuật — Chọn phương án thiết kế

- Tính toán sóng truyền theo đường dây vào trạm

- Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây

100

1.4 CAN BANG CONG SUAT VA PHU TAI TOAN TRAM :

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 ồm cả phần tổn hao trong truyền tải và phần tự dùng 8 Cap y g p 8 truy 8

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

ề ắmúủú ẳễ: >——Ặm>srn-nntễễiờẳngnnơzợgganggannggzơnnnnơơng

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 8h đến 20h Công suất tiêu thụ cực đại là

80,5 MVA và cực tiểu là 38,5 MVA Độ chênh lệch này tương đối cao nên khi lựa

chọn máy biên áp cân chú ý đên khả năng quá tải và tuôi thọ của máy biên áp

Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ diễn tả mối liên hệ giữa nguồn và tải Nguồn là phần sơ cấp

được nối với hệ thống và tải là phần thứ cấp có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải mà

trạm biến áp đó đảm nhận Do đó hệ thống được xem là phần quan trọng, cầu trúc của

trạm biến áp phải luôn được giữ liên lạc chặt chẽ

Sơ đồ cấu trúc của trạm phải thoả mãn những yêu cầu sau :

- Có tính khả thi nghĩa là có thể chọn được các thiết bị chính như máy biến áp,

máy cắt cũng như trong thi công lắp đặt

- Làm việc đảm bảo độ tin cậy và khả năng an toàn

- Tính linh hoạt, vận hành an toàn

- Tính kinh tế

- Tính phát triển và hiện đại

2.2 CHON SO LUQNG MAY BIEN AP

Việc lựa chọn số lượng máy biến áp có ý nghĩa rất quan trọng Nó phụ thuộc vào

các yếu tố : độ tin cậy cấp điện liên tục, công suất, tốn thất, tính kinh tế Vì vậy có thể

có một, hai hoặc ba máy biến áp

e Một máy biến áp được dùng trong trường hợp phụ tải không quan trọng

Trạm thường được cung cấp bằng một đường dây từ hệ thống đến

e Trạm biến áp khi xây dựng thường chia làm hai giai đoạn, giai đoạn đầu

đặt một máy, khi phụ tải phát triển (trong 2, 3 năm sau) sẽ đặt thêm MBA

thứ hai Thiết kế như vậy có ưu điểm không phải đặt hai máy ngay từ

đầu, nếu chọn công suất MBA theo phụ tải sau khi phát triển giai đoạn đầu MBA làm việc non tái, tổn hao không tải lớn Còn nếu chọn công

suất theo phụ tái hiện tại, khi phát triển phải thay MBA lớn hơn Trường

hợp này cho phép giai đoạn đầu vận hành một MBA thường ít có khả năng sự cố MBA, do MBA còn mới, tuổi thọ còn cao Hơn nữa thiết kế

như vậy vốn đầu tư ban đầu nhỏ, tận dụng vốn đầu tư ban đầu tốt hơn

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 MBA lớn

e_ 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, khi phụ tải phát triển không có khả năng thay thế hai máy mới phải đặt thêm máy thứ ba

- _ Đặt ba máy biến áp thường ít được sử dụng vì vốn đầu tư cao, tăng diện tích xây dựng, phức tạp xây lắp Đặc biệt khi sử dụng MBA ba cuộn dây hay từ ngẫu không nên dùng ba MBA làm việc song song

2.3— DẠNG CÁU TRÚC CỦA TRẠM

Có các phương án sau đây:

2.3.1/ Phương án 1: Dùng hai máy biến áp tự ngẫu

Sơ đồ câu trúc trạm dùng hai máy biến áp tự ngẫu

Sử dụng phương pháp này có ưu điểm:

- Số lượng máy biến áp ít Do đó, diện tích xây lắp nhỏ

- Sơ đồ cấu trúc trạm đơn giản, linh hoạt và độ tin cậy cung cấp điện cao

- Giá thành thấp

- Tổn hao qua máy biến áp chỉ một cấp

Tuy nhiên phương pháp này cũng có yếu điểm khi công suất máy biến áp lớn

dẫn đến kích thước lớn và trọng lượng lớn Do đó, có thể không cho phép chuyên chở

và xây lắp

2.3.2/ Phương án 2: Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

Sơ đồ này có ưu điểm là sử dụng ít máy biến áp, cấu trúc rõ ràng linh

hoạt, độ tin cậy cung cấp điện cao Tuy nhiên, khi sử dụng phương án này lại có

2.3.3/ Phương án 3: Dùng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp

hai cuộn dây giảm dẫn từ điện áp cao xuông

Ưu điểm : Độ tin cậy cung cấp điện cao, cấu trúc chặt chẽ, an toàn

Khuyết điểm: Sử dụng bốn máy biến áp nên chỉ phí tăng, chiếm diện tích

lớn, phụ tải 22 kV phải qua hai lần biến áp nên tốn thất lớn

2.3.4/ Phương án 4 : Dùng 4 máy biến áp 2 cuộn dây tải công suất từ

điện áp cao sang trung hạ Sơ đồ cấu trúc dạng tách rời.

Phương án này có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao Tuy nhiên sử dụng

phương pháp này có nhược điểm là tăng số lượng máy biến áp dẫn đến tăng giá thành,

tăng diện tích mặt bằng Trong phương án này ta có thể thay thế hai máy biến áp 2

cuộn dây bằng hai máy biến áp tự ngẫu cho trạm 110 kv

NHẬN XÉT:

Trong bốn phương án trên ta thấy rằng phương án 1 và 2 là được sử dụng rộng rãi

trong thực tế Còn phương án 3 và 4 tính hợp lý không cao với những khuyết điểm nêu

trên Do đó, để chọn ra phương án tối ưu nhất thiết kế ta phải so sánh cụ thể hơn về

kinh tế, kỹ thuật và các khía cạnh liên quan khác

Nên ta chọn phương án 1 và 2 để tiếp tục tính toán.

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

CHUONG 3:

TINH TOAN CHON MAY BIEN AP

VA TON THAT ĐIỆN NĂNG

3.1 CHON MAY BIEN AP

Máy biến áp là thiết bị vô cùng quan trọng trong hệ thống điện được dùng để

truyền tải và phân phối điện năng đến hộ tiêu thụ

Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, cho nên

khi chọn công suất của máy biến áp cần tính đến khả năng tận dụng tối đa ( xét khả

năng quá tải cho phép) tránh vận hành non tải máy biến áp dẫn đến tổn hao không tái

lớn

Công suất máy biến áp phải đảm bảo công suất yêu cầu Khi một máy biến áp

hỏng, máy còn lại phải bảo đảm được toàn bộ công suất yêu cầu

© Qua tai bình thường ( hay quá tải hệ thống) :

Là trường hợp máy biến áp vận hành bình thường với công suất phụ tải

khi đó lớn hơn công suất định mức của máy biến áp Quá tải bình thường xảy ra

với một khoảng thời gian nào đó trong ngày còn thời gian còn lại vận hành non

tải và điều này được lặp đi lặp lại hàng ngày

Quá tải bình thường của máy biến áp không được kéo đài quá 14 giờ trên ngày.Nhiệt độ định mức của vật liệu dẫn điện hoặc cách điện với máy biến áp

hiện nay khoảng 98 ? C, Nếu nhiệt độ của vật liệu dẫn điện hoặc cách điện của

máy biến áp vượt quá nhiệt độ định mức này sẽ làm cho tudi thọ của nó bị giảm

và nếu nhiệt độ này vượt quá 140 ° C sẽ gây hư hỏng máy biến áp

e Quá tải sự cố :

Quá tải sự cố là trường hợp khi có hỏng hóc hoặc cần phải bảo trì một

máy biến áp trong trạm có hai hoặc ba máy biến áp vận hành song song máy

còn lại phải gánh toàn bộ phụ tải mà không gây ra hỏng hóc máy biến áp

Trong điều kiện sự cố cho phép máy biến áp không phụ thuộc vào nhiệt

độ môi trường xung quanh, có thể làm việc trong thời gian 5 ngày đêm theo đồ

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

thi phu tai 2 bac, véi phu tai bac 1 : K; < 0,93 va phu tai bac hai : Kạ < 1,4 đối

với máy biến áp đặt ngoài trời, và K;< 1,3 đối với máy biến áp đặt trong nhà

và thời gian bậc hai không qua 6 gio

e Chọn máy biến áp cho các phương án :

Trong hai phương án mà ta đưa ra, đều chọn máy biến áp vận hành song

song Do đó công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện quá tải sự cố

Điều kiện chọn máy theo quá tải sự cố là: Kqsc - SamB > Smax

Với: K„sc : hỆ số quá tải sự cố phụ thuộc vào khả năng tản nhiệt của máy

biến ap Katse = 1,4 néu bién ap dat ngoai trdi Kotsc = 1,3 néu bién ap dat trong

nhà Trong trường hợp nay ta chon Kgs: = 1,4

Samp : cOng suất định mức máy biến ap

Smax cong suat cuc dai truyén qua may bién ap

a) Chon may bién 4p cho phuong an 1 :

Sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu làm hai MBA chính:

Theo đồ thi phụ tái tổng hợp ta có:

Smax =80,5 MVA

Stmax = Siiomax = 50 MVA

SHmax = S22max = 30 MVA

Do đó công suất cực đại truyền qua các cuộn cao, trung, hạ của máy biến

áp lần lượt là Sgcma„ = 90 MVA, Sprmax = 60 MVA, SpHma„ = 30 MVA

Uc-Ur _ 220-110 =05

Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: ø = Ue 220 ,

So sánh và chọn: Max{ Stee "` ` ` Sats | = max SBC max , S BT max: Suis |

Sam Sam % Sam a

„ = max (80,5 : 60 : 60)

Ta thây rắng công suât trong cuộn cao lớn nhât Do đó ta chọn công suat

máy biên áp theo cuộn cao:

b/ chọn máy biến áp cho phương án 2:

Sử dụng hai máy biến áp ba cuộn dây làm hai máy biến áp chính Tương

tự như trên ta chọn máy biến áp ba cuộn dây theo cuộn cao

Điện áp định | Điện áp ngăn Giá

3.2 TINH TON THAT DIEN NANG :

Khi máy biến áp vận hành, bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất ( APN) gọi là

tốn hao qua máy biến áp, tốn hao này chia làm hai loại : tốn hao sắt từ và tốn hao

đồng

- Tổn hao sắt từ không phụ thuộc vào phụ tải và bằng tốn thất không tải của máy biên áp

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

Neen ee renee ec

- Tén hao đồng phụ thuộc vào tình trạng mang tải, khi phụ tải bằng công

suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch

Tổn hao qua máy biến áp được tính theo biểu thức:

2

APa= AB, ram, | ốc)

Sama

Trong đó: APy, APo— tổn hao ngắn mạch, tốn hao không tải

Samp — công suất định mức máy biến áp

Sr — công suất truyền qua máy biến áp theo đồ thị phụ tải qua các cuộn dây của máy biến áp

e Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu với đồ thị phụ tải hình

bậc thang được tính như sau:

365

AA =n APo.T + | Pre3 >» Sic-tit+ A Pyr- > sh tị+ A Pụụ- 2 Shr if 3 Với:

n : số biến áp vận hành Song song

T: số giờ làm việc của máy biến áp làm việc trong năm

AP: ton thất khong tai

APuc : tốn thất ngắn mạch trong cuộn cao

APar : tốn thất ngắn mạch trong cuộn trung

APuu tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ

Đối với máy biến áp ba cuộn dây :

Với máy biến áp có tỉ lệ công suất 100/100/100 thì :

! APyc = 0,5 (APN cr+ APNcH - APN TH )

APuc = 0,5 (APNcr † APNTH - APN cH ) APNc = 0,5 (APNcH + APN1TH - APN cr )

365

AA =n.APg.T+ Ta Pae-3, Y Sct + APyr- 5S} t;+ A Pyu Sh if

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

3.2.1 Tính tốn thất cho phương án 1:

AA = n.AP».8760 + 1 365

A PẠc- 5 Sh t;+APwr- 5 Si t)+ A PNH- 5 S3y “|

i=0 i=0 i=0 Sam

Trong đó : n= 2 ; APo = 45 kW ; Samp = 63 MVA

x S2.t,= 38,5°.2 + 48.5°.2 + 64.52.4 + 80.5?.4 + 74.52.4 + 75.57.4 + 56.57.2

+ 38.5”.2 = 104582MVA”h

` 9‡/,= 207.2 + 307.2 + 407.4 + 507.4 + 507.4 + 457.4 + 357.2 + 207.2

=40350MVA”h Sie = 187.2 + 187.2 + 247.4 + 307.4 + 247.4 + 307.4 + 217.2 +187.2

APNC = APNTE= APNH= 0,5APNCH= 0,5 0,32 = 0,16 MW

AA = 2.1.8760 + > 0.16 [I04852 + 40350 + 14629]2 55 ~14994 MWh

Từ các kết quả trên ta có bảng tổng kết sau:

17

Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện Cho nên các phần tử trong

hệ thống cung cấp điện phải được tính toán, lựa chọn sao cho không những làm việc

tốt trong điều kiện bình thường mà còn có khả năng chịu đựng được trạng thái sự cố

trong giới hạn cho phép

Có hai dạng ngắn mạch chính là ngắn mạch đối xứng và ngắn mạch bát đối xứng

Thường ta chỉ tính ngắn mạch ba pha đối xứng để lựa chọn các khí cụ điện như máy

cắt, kháng điện và các phần tử dẫn điện như dây dẫn

4.1.2 Trình tự tính toán ngắn mạch ba pha :

a) Các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối:

- Chọn các đại lượng cơ bản:

Công suất cơ bản: S¿= 1000 MVA

Điện áp cơ bản chọn bằng điện áp trung bình định mức:

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

Điện kháng hệ thống:

=xr.—S== 0,4.—— =0,057 đvtđ Seb 1000 _ XHTcb — XHT 200

Điện kháng của đường dây:

Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu :

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

c- Tính toán ngắn mạch cho các phương án :

e Phương án l : Ta có các thông số điện kháng trong đơn vị tương đối và

sơ đồ thay thế như sau : x„ =0,057, xj„= 0.6048, x¿= 3,8, xr=0,

x=10,337 Vì x>=0, điện kháng không có tác dụng nên có thể bỏ qua và tính

toán theo sơ đô sau:

XHš Ấn

Na Hình 4.1

Điện kháng tương đương nhìn về các điểm ngắn mach Nj, Nạ, N; lần lượt là:

x 7.42

N3

Dòng điện trong hệ có tên là:

Int = I -lo1 = 2,78 2,51 =7kA Ino = I'v2-Iep2 = 0,44 4,77 = 2,1 kA In3 = J'v3-Icb3 = 0,134.21 =2,8 kA Dòng điện xung kích tại các điểm ngắn mạch :

* = 1 = 1 = 2,7 đvtả

Im 0.36

1 [y= 3 = 557 0037 avid

laa = M2 -Kyaclu = V2 1,8.7 =17,8kA

ig = M2 K„.lwa= V2 1,8.1,57 =4kA laa = M2 K„.la = V2 1,8.5,67 =14,4kA

Trong đó: K„ = 1,8 là hệ số xung kích

23

Máy cắt là một khí cụ điện quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng đóng

cắt mạch điện trong lúc vận hành bình thường cũng như khi có sự cố ngắn mạch, nhằm

bảo vệ các thiết bị quan trọng trong hệ thống

4.2.2 Điều kiện chọn máy cắt :

- Điện áp : Uamwc > Dụr

- Dong dién : với lạ; là dong điện cưỡng bức lạmMC > lop

- Chọn dòng điện cắt định mức : lcam > ly với Iy là dòng ngắn mạch

- Kiểm tra ổn định lực điện động : lịaa > lụx

với Iịaa là dòng kha năng chịu đựng về lực điện động theo biên độ

- Kiểm tra 6n dinh nhiét : 1°44 igh > By ( By = Py Tyg)

với lạa là dòng ổn định nhiệt, lạp là dòng điện nhiệt với thời gian cho

phép trn

By là xung nhiệt của dòng nhiệt ngắn mạch

Khi máy cắt có lạmuc > 1000 (A) thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt

4.2.3 Chọn máy cắt cho các cấp điện áp :

e Phuong an I :

a) Cap 220 kV:

24

Uammc =220 (kV) lamwc = 1250 (A) > I =211 (A)

Icam = 40 (KA) > Ini = 7 (KA)

Vì lạmwc > 1000 (A)

lag =100 (KA) > iy = 17,8 không can kiém tra 6n dinh nhiét

Vay may cắt được chọn được thỏa điều kiện

Vì lammc > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Vậy máy cắt được chọn được thỏa điều kiện

Tiga = 80 (KA) > aa = 17,8 (KA)

Vì lạmwc > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Vậy máy cắt được chọn được thỏa điều kiện

e Phương án 2 :

Cấp điện áp 220 (KV), 110 (kV) chọn máy cắt giống phương án 1 Còn

cấp điện 4p 22 kV ta chon máy cắt hợp bộ đặt trong nhà

- Điện áp định mức : Uạm =22 kV

- Dòng điện cưỡng bức: ly = 2 lu may = 2 nt Fn = 787 (A) U, 3

Chọn máy cắt SF6 của hãng Siemens loại : 8DB10 có các thông số như sau:

amwc = 22 (KV)

lạmwc = 2500 (A) > l¿p =787 (A) Icam = 31,5 (KA) > In3 = 5,67(KA) lúa = 80 (KA)> lựa = 14,4(kA)

Vì lạmwc > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Vậy máy cắt được chọn được thỏa điều kiện

Bảng tổng hợp chọn máy cắt của hai phương ắn:

Thông số tính toán Giá Thông sô định mức

ám | In ixk Loại | (USD) | Uim | Tamme | Icam | itea (kV) | (KA) | (KA) | MC (KV) | (KA) | (kA) ; (kA)

Dao cách ly là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy được để

đảm bảo an toàn khi sữa chữa máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện, đường dây v v Dao cách ly chỉ đóng cắt khi không có dòng điện hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm sau khi máy cắt đã cắt mạch điện

4.3.2 Các điều kiện chọn dao cách ly :

- Điện áp: UampcL > Unr

- Dòng điện : lạmpcL 2 Tcbmax

- Kiểm tra ổn định động : jaa > ixx

- Kiểm tra 6n định nhiét : Pn th 2 By

4.3.3 Chon dao cach ly cho cac phuong an :

a) Phương án Ì :

e Cấp 220 kV :

- - Điện áp định mức : Uam > 220 kV

- - Dòng điện : Ig, = 0,121 kA

- _ Kiểm tra ổn định nhiệt : By = lw - Tia = 77 -1,25 = 61,25kA’s

—> Pon - tan = 61,25 kA’s

(rr

27

- Kiém tra 6n dinh dong : ijaa 2 ix = 5,4 kA

Chon dao cách ly có các thông SỐ sau:

e Cap 220 kV : Chon dao cach ly nhu phuong an 1

e Cấp 110 kV : Chọn dao cách ly như phương án Ì

Sơ đô nôi điện được thê hiện dưới dạng hình vẽ đề biều diễn môi quan hệ giữa các

thiết bị, khí cụ điện có nhiệm vụ nhận điện từ nguồn để cung cấp phân phối cho phụ tải

cùng câp điện áp

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 đô nôi điện có nhiêu dạng khác nhau phụ thuộc vào câp điện áp, sô phân tử

nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải Sơ đồ nối điện

cân thoả mãn các yêu câu 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 đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá

qua độ tin cậy cung cấp điện, thời gia ngưng cung cấp điện, điện năng không cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ hay là sự thiệt hại của phụ tái do không đảm bảo cung cấp điện

Tính linh hoạt : là sự thích ứng với các chế độ khác nhau Từ đó phải có nhiều

thiết bị nhưng sơ đồ có nhiều thiết bị thì xác suất sự cố lại tăng và do đó tính

đảm bảo 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 : thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và chỉ phí hàng năm Ví dụ tổn

thất qua máy biến áp Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ cũng như xu

thế chung, đặc biệt sự tiến bộ trong chế tạo, cấu trúc của các khí cụ điện Tính phát triển : sơ đồ nối điện cần thoả mãn không những hiện tại mà cả

trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển không bị khó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ

Trạm biến áp nối với hệ thống gồm hai đường dây dài 80 Km, trạm dùng hai

máy biến áp làm việc song song Vì vậy ta chọn sơ đồ hệ thống một thanh góp có

phân đoạn Sơ đồ này có hai chế độ làm việc :

Đặc điểm của sơ đồ này là thanh góp được phân đoạn bằng một máy cắt và hai

dao cách ly ở hai bên Mỗi phân đoạn có một nguồn cung cấp và một phần các mạch

tải

Máy cắt điện hay dao cách ly phân đoạn có thể đóng hay cắt khi vận hành bình

thường, điều này phụ thuộc vào sự lựa chọn cần nhắc của bộ phận vận hành, vì đóng

hay cắt cũng đều có ưu khuyết điểm của nó

Phụ tải sẽ được cung cấp điện từ 2 đường dây nối vào hai phân đoạn khác nhau

Do đó không còn mất điện do bất kỳ nguyên nhân nào cần cắt, nghỉ một đường dây

hay một phân đoạn Khi cần sửa chữa chỉ tiền hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp

điện được chuyển cho phân đoạn kia

Khi có sự cố trên một phân đoạn, thì máy cắt của phân đoạn đó sẽ cắt cùng với

máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại vẫn làm việc bình thường

Tất nhiên trong thời gian này tính đảm bảo có giảm nhưng xác suất xuất hiện sự cố

trong thời gian này thấp

Nếu bình thường làm việc trong chế độ máy cắt phân đoạn cắt, thì nên đặt thêm

bộ phận tự đóng nguồn dự phòng Nhờ bộ phận này khi mắt nguồn cung cấp trên phân

đoạn nào đó, máy cắt phân đoạn sẽ tự đóng lại và phân đoạn được cung cấp từ phân

đoạn

5.2.2 Sơ đồ ở cấp 110 kV :

Gồm hai mạch đường dây từ phía trung áp của MBA và 4 mạch đường dây phụ

tải nên ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp Với sơ đồ này có 2 chế độ làm việc :

-Một HTTG làm việc,một HTTG dự phòng,các phần tử nối vào TG làm

việc qua đao cách ly thuộc hệ thống TG đó đóng,còn dao kia cắt vì vậy chỉ áp dụng khi can sửa chữa một HTG

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

-Sơ đồ này có ưu điểm nổi bật là khi cần sửa chữa mot MC cua phan tir

nào đó,dùng MC liên laic thay cho MC này bằng cách chuyển đường di qua TG

thứ 2,qua MC lién laic di tắt qua MC cần sửa chữa

5.2.3 Sơ đồ ở cấp 22 kV

Đề 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

5.3 SO DO NÓI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

5.3.1 Phương án :

ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP

CHUONG 6:

TINH TOAN KINH TE - KY THUATLU'A CHON PHUONG AN

THIET KE

61 KHÁI NIỆM:

Khi thiết kế một trạm biến áp ta có thể đưa ra nhiều phương án thực hiện Để quyết

định phương án cuối cùng, cần phải căn cứ vào những yếu tố cơ bản sau đây

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

2 Tính đảm bảo làm việc của các thiết bị và toàn bộ hệ thống

3 Đảm bảo cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ khi làm việc bình

thường cũng như khi cưỡng bức

4 Vốn đầu tư xây dựng

5 Tổn thất điện năng và các chi phí vận hành hàng năm khác phục vụ cho

việc sữa chửa, bảo quản

Ba yếu tố đầu gọi chung là yêu cầu về kỹ thuật, yếu tổ 4 và 5 là yếu tố về kinh tế

Ngoài ra, cần chú ý đến tính hiện đại, phát triển trong thời gian gần ( từ 5 đến 10 năm)

Đặc biệt cần quan tâm đến vị trí xây dựng, diện tích và khả năng thực hiện

Hiện nay, khi xét về yêu cầu kỹ thuật tính đảm bảo , có thể căn cứ vào sự thiệt hại

cho nên kinh tế, thông qua tính toán độ tin cậy, thời gian mất điện, tiền bồi thường

thiệt hại cho khách hàng chúng ta quy về chỉ phí hàng năm và gộp chung khi xét về

kinh tế và được gọi là so sánh kinh tế — kỹ thuật giữa các phương án Sự thiệt hại cho

nền kinh tế ( Y) bao gồm ba thành phần :

Y=Y,+ Y2+ Y3

Trong d6 : Y; =y1 AA; , Y2 = y2 - AA2, Y3 = y3 AAs

Với Y¡ : suất thiệt hại cho bản thân ngành điện không ảnh hưởng cho các

hộ tiêu thụ

| yị (đ/kWh) là suất thiệt hại cho bản thân ngành điện

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Y; : sự thiệt hại do không phát đủ điện năng nhưng chỉ làm giảm chất

lượng điện mà không phải cắt hoặc giảm phụ tải y2 (đ/kWh) là suất thiệt hại trên một đơn vị điện năng do chất lượng điện năng bị giảm

Y3 : sự thiệt hại do không phát đủ điện năng nên phải sa thải phụ tải, một bộ phận bị cắt điện sự thiệt hại này ngành điện phải bồi

thường cho khách hàng phụ thuộc vào số lượng bị giảm, thời gian mất điện

vs ( đ/kWh) là tiền bồi thường cho khách hàng khi phải cắt

giảm đơn vị điện năng

Do đó: Y=y¡ AAi+†+ y2 AA, + y3 AA;

6.2 TÍNH TOAN KINH TE - KY THUAT :

6.2.1 Vốn đầu tư : Khi ta so sánh vốn đầu tư giữa các phương án, ta chỉ xét đến các thiết bị lớn như:

máy biến áp, máy cắt điện, chi phí chuyên chở, xây lắp Các phần chi phí không lớn

lắm như đường dây, dao cách ly, thanh góp, máy biến dòng điện, có thể bỏ qua Vì

vậy, vốn đầu tư của một phương án có thể được tính theo công thức sau:

Trong đó : B là giá tiền 1 kWh (B = 0,0375 USD/kWh)

AAs tôn thất điện năng trong các máy biến áp trong một năm ( đã tính trong chương 3)

34