luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 220kv - 110kv - 22kv - nguyễn quang khải (06 - 2008)

Cùng với hệ thống phát triển năng lượng quốc gia phục vụ cho quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.Việc thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV nhằm tạo một hệ thống điện rộng lớn c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGUYEN QUANG KHAI

103103048

THIET KE TRAM BIEN AP 220/110/22kV

CHUYEN NGANH :DIEN CONG NGHIEP

LUAN VAN TOT NGHIEP

iso Ago H95E

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGUYEN QUANG KHAI

103103048

THIET KE TRAM BIEN AP 220/110/22kV

CHUYEN NGANH :DIEN CONG NGHIEP

LUAN VAN TOT NGHIEP

Giáo viên hướng dẫn: NGÔ CAO CƯỜNG

Giáo viên phản biện:

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TÓT NGHIỆP

Họ và tên SV: NGUYÊN QUANG KHAI MSSV :103103048

Nganh: DIEN CONG NGHIEP Lép : 03DC1

1 Dau đề luận án tốt nghiệp: THIẾT KÉ TRAM BIEN AP 220/110/22KV

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

I Tổng quan về trạm biến áp

II Cân bằng công suất phụ tải

II So dé cau trúc trạm biến ap

IV Chọn máy biến áp điện lực

V Tính toán tốn thất

VI Sơ đồ nối điện

VII Tính toán ngắn mạch

VỊMH Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

IX Thiết kế phần tự dùng của trạm biến áp

X Tính toán kinh tế-Kỹ thuật quyết định phương án

XI Thiết kế chống sét và nối đất cho trạm biến áp

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án:

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:19/06/2008

5 Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:

Thầy NGÔ CAO CƯỜNG Toàn bộ đề tài

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

Ngày thang & nim dovy (ý và ghi rõ họ tên)

Qua bốn năm học tại trường em được sự giúp đỡ và dìu đắc tận tình

của quí Thầy cô

Đến nay khóa học đã kết thúc và chúng em cũng đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Đó chính là nhờ vào sự giúp đỡ của quí Thầy Cô, đặc biệt là thầy PGS.Ts KH Hồ Đắc Lộc và thầy Ths Ngô Cao Cường đã hết lòng giúp đỡ và

tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành chương trình Đồ Án Tốt Nghiệp này sau mười lăm tuần

Không những thế, các quí thầy cô còn chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quí báu của mình cho chúng em

Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên Đồ Án không thể tránh

nhiều thiếu sót, mong quí Thầy Cô, và các bạn góp ý để Đồ Án cửa em được

hoàn chỉnh tốt hơn

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại

học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM, và toàn thể quí Thầy, Cô giảng dạy khoa Điện - Điện Tử

Cub vin Kher Aa hed 29 (021 w DORM

TONG QUAN VE TRAM BIẾN ÁP

LGIGI THIEU VE TRAM BIEN AP

Cùng với hệ thống phát triển năng lượng quốc gia phục vụ cho quá trình công nghiệp 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 triển kinh tế- xã hội của khu vực trong giai đoạn có dự tính đến sự phát

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

so sánh kinh tế-kĩ thuật và tính đảm bảo cung cấp điện liên tục giữa các phương án

để ra

I.PHÂN 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 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

KV;22KV;0,4KV

b.Trạm biến áp phân xưởng:nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đối

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

hoặc trạm trong nhà

a.Ngoài trời:tất cả các thiết bị đểu 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.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:

*Máy biến áp: (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 biển dòng kiểu bậc

cấp,máy biến dòng thứ tự không,máy biến dòng kiểu bù,biến dòng kiểu lắp sẵn

*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

-Dùng để đóng cắt một phần 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 dầu,máy cắt không khí,máy cắt

khí,máy cắt tự sinh khi,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

*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

II.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

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

như sau

1.Điện áp hệ thống:Uur=220KV ,hệ số cos ø =0.8,số đường dây là 2 là điện áp sẽ

nhận điện,là điện áp lớn nhất trong phần thiết kế

2.Chiéu dài đường dây là 120km,là khoảng cách về điện giữa trạm biến áp với hệ

thống.Đây là cơ sở để tính điện kháng từ hệ thống đến trạm biến áp

3.Tổng công suất của hệ thống là S„r=3500MVA

4.Điện kháng tổng trong hệ cơ bản định mức của hệ thống x*%zmur=0.18,tức là

Scp=Snr=3500MVA

5.Các phụ tải ở cấp điện áp:

-Có 2 đường dây

- Pmạ„=45MW,

-Hệ số công suất cosọ =0,85

-Cong suat:Snax/Smin=52,94MVA/21 7MVA

b.Phụ tải ở 22KV:

-Có 6 đường dây

- Pinax=18MW

-Hệ số công suất cosọ =0,82

-Công suat:S max/Smin=21,95MVA/6,58MVA

*Nhận xét chung về trạm biến áp đang thiết :

-Tính chất và mức độ quan trọng của phụ tải:

+ Cung cấp cho vùng dân cư và khu công nghiệp khi thiết kế cân nhắc giữa yếu tế

kĩ thuật với vốn đầu tư

- Những điều kiện hạn chế khi đang thiết kế:

+Khả năng vận chuyển:máy biến áp thườmg chế tạo thành một khối tại nhà

máy,phần có thể tháo rời ra trong khi chiếm tỉ lệ rất nhỏ(khoảng 10%)cho nên trọng

lượng kích thước chờ rất lơá Vì vậy khi sử dụng cần chú ý phương tiện và khả năng

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

1.Cân bằng công suất phụ tải

3.Chọn máy biến áp

4.Sơ đồ nối điện ngắn mạch

5 Tính dòng điện ngắn mạch

6.Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến Ap

7.Tinh toán kinh tế-kỹ thuật quyết định phương án thiết kế

8.Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

9.Thiết kế chống sét cho trạm

10.Nối đất cho trạm

CAN BANG CONG SUAT PHU TAI LKHAI NIEM

Cân bằng công suất là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có cân bằng hay không Cân bằng công suất có vai trò quan trọng trong thiết kế cung cấp

điện của trạm biến áp Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không

được đảm bảo công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó Như vậy,

việc cân bằng công suất cần thiết kế để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện liên tục và chất lượng điện năng

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

2 | Khu cong nghiệp 110 45 0,85 2 |1

3 | Khu dân cư 22 18 0,82 6 | 1

+ Cos =0,85>5 tgo =0,61

+P=Sx cosy; Q=Px tgo

Thời gian(giờ) Công suất phụ tải

TU „ Đến S(MVA) | P(MW) Q(MVAR) %

6 - 12 42,35 35,99 21,95 80 12 - 14 31,76 26,99 16,46 60

số đường dây la 6

Đồ thị phụ tải

KHU DÂN CƯ

Bảng phân theo thời gian

Thời gian(giờ) Công suất phụ tải

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

Bảng phân theo thời gian

57,85 40,38 60,25 37,47

đảm 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 phẩm

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

Khi thiết kế trạm biến áp,chọn sơ đổ vấu trúc là phẩn 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 căt 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 cần thiết

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

3.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 có nhiều phương án khác nhau đến 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

ISO DO CẤU TRÚC TRAM BIEN ÁP

Trạm biến áp lá 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.Phân 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 dân từ điện áp cao xuống

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

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>S3„)

MBA cấp một(điện áp lớn nhất)phải tải công suất ở các cấp nối tiếp do đó phải

chọn công suất S lớn tổn hao có thể lớn

Xây dựng qua hai giai đoạn,giai đoạn đầu phụ tải ít xây dựng một cái trước sau đó phụ tải tăng thì ta xây dựng thêm một hay nhiều mấy nữa.Tuy vậy nó có

nhược điểm là MBA cấp một phải tải cả công suất ở các cấp nối tiếp do đó phải

chọn MBA có công suất lớn nên tổn hao lớn

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

Có những ưu điểm:

-Số lượng MBA chỉ có hai,chiếm diện tích xây lắp bé,sơ đổ rõ ràng,đơn

giản,tổn hao nhỏ hơn so với phương án khác.Đây là sơ đồ thường được dùng trong

-Tách MBA thành hai phần riêng biệt phương án này sử dụng nhiều khi phụ

tải U; và U„ chênh lệch nhiều mà không thể dùng phương án 1 va 2 nói chung là

phương án này có nhiều hạn chế nên ít được sử dụng

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

v2,

cùng công suất từ cao-trung,từ cao-hạ

HI.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KHẢ THỊ

Các phương án dé ra phải đảm bảo tính kinh tế va kĩ thuật.Tính kĩ thuật phải

đưa lên hàng đẩu.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 ánh hưởng nặng nề đến hệ thống,cũng như phụ tải

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

Phương án 1 gồm có hai sơ đô cấu trúc

+Phương án này co nhược điểm là:

-Tăng số lượng máy biến áp

-Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt

sơ đồ thứ hai:

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

cao sang trung,sang hạ

+Phương án này co nhược điểm là:

-Tăng số lượng máy biến áp

-Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt

Nhưng có ưu điểm là khi điều áp trên tải dễ dàng hơn phương án 1 do đó ngày nay

ngươi ta thường sử dụng phương án hai hơn

+ Tổn hao trong máy biến có thể nhỏ hén 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 Uy >=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

CHƯƠNG IV

CHON MAY BIEN AP DIEN LUC

LKHAi NIEM

Máy biến áp là thiết bi truyén tải điện năng từ điện áp này dến 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 550,220,1 I0KV, thường qua máy phát(Um?) lên điện

ấp 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

x ` tA nw 2 „ + aw n ^^ z K“

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

áp(A Ag)hằng năm vẫn rất lớn

Khi sử dụng máy biến áp cân lưu ý các đặc diểm 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.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.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 tính toán không chính xác có thể chọn máy biến áp lớn không

cần thiết

*Khi chon 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 nhiếu loại:

+Máy biến áp một pha,ba pha

+Máy biến áp hai cuôn dây ,ba cuôn 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 phép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện

ấp 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 biến áp làm tăng biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho MBA ba cuộn dây.Đối với MB4: 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 điểu kiện vận hành song song

Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều.Người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đầm 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 thể(110KV)trở lên,có trung tính trực tiếp nối

dat),tan dung khả năng quá tải của 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 cẩn có hai cấp điện áp ra.Việc lắp đặt MBA hai

cuộn đây thay cho hai MBA hai cuộn dây sẽ tiết kiệm được diên tích,vật liệu và vốn

đầu tư,đồng thời giảm được tổn hao khi vận hành.MBA hai cuôn 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 mốt 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 thanh,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 phấn tần số,điện áp,dòng điện tổn hao công suất tác

dùng,tổn hao công suất phản kháng và hệ số có lợi là các tham số cơ bản MBA.Các

tham số này xét trong điểu kiện chuẩn được gọi là tham số định mức

ILKHA NANG QUA TAI CUA MAY BIEN 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 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 day bang 98°C nhung không vượt quá 14ÒC

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

cho trong các tài liệu thiết kế

Các biểu đổ về khả năng của MBA được 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 kI(hệ 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 Kep.Các đường cong xây dựng ứng với thời gian quá tải khác nhau

từ(=0,5- 24 giờ)

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 đổ thị tính toán cực đại,xác định loại và công suất dịnh mức biến áp

Sdm,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 kocp

e So sánh k; tính toán với k; Nếu k2<k2cp thì MBA được phép quá tải ứng với chế độ làm việc của nó

Trong trườnng hợp đồ thị phụ tải nhiều bậc,chúng ta biến đổi về đổ thị hai bậc đẳng trị.Trong đồ thị phụ tải đẳng trị bậc một tính trong 10 giờ liển trước hay liền sau quá tải lớn nhất tùy thuộc vào phụ tải cực đại xuất hiện chiểu hay buổi sáng

trong ngày “TRƯỜNG BHDL~KTCR

S1:phụ tải bậc thứ I

T1:thời gian bậc thứ I

n 1:số bậc trong 10 giờ khi tính phụ tải bậc một

n 2: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¡„ Tính S14 tiến hành trong

10 gờ ở trước hay sau cực đai lớn nhất tùy thuộc vào cực đại nhỏ hơn.Nói cách khác

khi biểu đổ phụ tải có hai cực đại thì tính toán đẳng trị bậc hai đối với cực đại! nào

có tổng 3 Sửi đạt giá trị lớn nhất.Khi đó nếu phụ tải cực đại xuất hiện vào buổi

chiểu(thứ hai về thời gian)thì lúc tính phụ tải đẳng trị bậc một sẽ bao gồm 10 giờ

liển 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 đồ 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 dông và mùa hè

2.Quá tải sự cố:

Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điểu kiện sự cố(ví dụ như bị hư hỏng một MBA khi hai máy làm việc song song) mà không gây hỏng chúng.Nhu vậy trị

số cho phép được quyết định sao cho nhiệt độ của cuộn dây và dầu của MBA trị số

cho phép để khỏi 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 k1 không

vượt quá 0,93

Quá tải sự cố cho phép kạc;=l,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

HI.CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP:

Sử dụng một trong hai phương án sau:

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 K1I<0,93;K2<1,4 đối với may

biến áp đa† ngoài trdi va K2<1,3 với máy biến áp đặt ngoài trời và K2<1,3 với máy

biến áp đặt trong nhà,T2<6 giờ,chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không được

vượt quá 140°C va tot nhất là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh máy biến

z

ap

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 Smax=75,39MVA

Kạ Sa>75,39MVA

Máy biến áp đặt ngoài trời K„e=1,4

75,39 Sp> 4 =53,85MVA

Vi néu chon 60 MVA thi T2=12 gid>6 gid

Nên ta chọn máy biến áp có Ss=63MVA có T2=6 giờ(thỏa)

Nếu chọn máy biến áp có Sdm=25 MVA thì non tải không thuận lơi nên chọn máy

biến áp co Sdm=20 MVA với T2=4 giờ(thỏa)

Tương tự phương án I: Sdm>53,85MVA

Ta không chọn máy biến áp từ ngẫu có Sdm=60 MVA(vì thời gian quá tải lớn hơn 6

gid)

Vậy máy biến áp có SdmB=63MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố

Tổng kết sơ bộ chọn máy biến áp:

110/22KV TH 20 3 pha 2 cuộn dây

2 220/110/22KV | ATHTH 63 Tự ngẫu 3 pha

Các thông số của máy biến áp 3 pha 2 cuôn dây:

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN TỔN THẤT DIEN NANG TRONG MAY BIEN ÁP

I.KHÁI NIỆM

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 đòng điện chạy qua dây dẫn và máy biến áp,vì chúng có điện trở và điện kháng nên bao 81Ờ 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 TON THAT 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:

AA =n*P, pp Ab g So mex 4

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

2 Sam

AA =n*P,*t4 = *— x2 *új

Trong đó:

+AP, :tổn thất không tải

+AP, :t6n thất ngắn mạch

+n: số máy biến áp làm việc song song

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

⁄“

+S ; :cOng suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian t;

+7 :thdi gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại T„„ và cosø

S max S max

2.Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu:

-Hệ số có lợi của MBA từ ngẫu:

œ :hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu a =

tổn thất điện năng cấp điện áp 220/110/22KV

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

A Anam=n* APy*t+—*[ 5 ^Pxc êm) ? ste AP wel i Sử; | *tr TAP Na Sih |?» ] n Sdm Sdm

Sdm

Trong đó:

+AP, :tổn thất không tải

+AP,„ :tổn thất ngắn mạch cuộn cao

+AP,„ :tổn thất ngắn mạch cuộn trung

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

+S,:công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian t,

+n:số lượng máy biến áp

+Sic,Sit,Sih là công suất cuộn cao ,trung,hạ ứng vơi thời gian t;

+Sam:công suất định mức của máy biến áp

-Khi không có đồ thị phụ tải:

II.TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NANG TRONG MBA CUA 2 PHUONG AN

1.Tính toán tổn thất điện năng trong MBA cua phương án 1:

a.Tổn thất điện năng trong 2 MBA cấp 220/110

-Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mỗi máy có công suất Sạ„=63(MVA)

-Dựa vào đồ thị theo cuộn trung 110 KV:

@ Bang phân theo thời gian

Thời gian(giờ) Công suất phụ tải

Q) - 6 21,17 |17,99 10,97 40

]2 - 14 31,76 26,99 16,46 60 14 - 18 52,94 44,99 27,44 100

rS?; *T,

= 21177 *64 42,357 *64 31,767 *24+ 52,947 *44 52,947 *24 21177 *2+ 2117? *2

=34076,08(MVA.h)

1

-Tổn thất điện năng trong một đêm được tính theo công thức:

AA=n* Pte es 1 ve»,

nam(1)

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

-Dựa vào đồ thị theo cuộn ha 22 KV:

Bảng phân theo thời gian

Ajam(2) 95834,4 = 0,151%

c .Tén thất điện năng trong 2 MBA ty ding:

“2

-Là hai máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mối máy có công suất S „= 0,4(MVA)

-Tổn thất điện năng trong 1 ngày đêm được tính theo công thức:

-Điện năng cung cấp trong 1 ngày đêm:

A jgaydem(3y = Š,Í, COS@ VỚI COSø = 0,82

d.Téng tén hao điện năng phương án 1:

-Tổng tổn hao điện năng trong một ngày đêm:

^2AA ngaydem = AA ngaydem(1) + AA ngaydem(2) +AA ngaydem(3)

=2602,94+3973,5+59,184=6635,634(KW.h) -Tổng tổn hao điện năng trong một năm:

=950,07+1450,34+21,602=2422,01(MW.h)

-Tổng điện năng cung cấp trong một năm;

A= A vam(1) + Anam(2) + A nam(3)

=262712,4+95834,4+2978,4=361525,2(MW.h)

-Tổng tỷ số điện năng tổn thất so với điện năng cung cấp:

— 2422/01 AA% = ran 190 =

361525,2

nam

= 0,67%