THIẾT KẾ TRẠM PHÂN PHỐI TRUNGHẠ ÁP

Nội dung sẽ trao đổi  Trạm biến áp phân phối trung áp hạ áp  Đặc điểm trạm phân phối trung áp hạ áp  Các sơ đồ điện bảo vệ trạm  Các thiết bị đo lường trong trạm hạ áp  Cách thiết lập trạm phân phối trung áp hạ áp

3 THIẾT KẾ TRẠM PHÂN PHỐI TRUNG/HẠ ÁP

Nội dung sẽ trao đổi

 Trạm biến áp phân phối trung áp / hạ áp

 Đặc điểm trạm phân phối trung áp / hạ áp

 Các sơ đồ điện bảo vệ trạm

 Các thiết bị đo lường trong trạm hạ áp

 Cách thiết lập trạm phân phối trung áp / hạ áp

3.1 Khái niệm chung

 Giá trị điện áp trung áp/lưới phân phối

 Lớn hơn 1 kV

 Tối đa đến 52 kV

 Thông thường không vượt quá 35 kV

 Giá trị điện áp lưới hạ áp

 Dưới 1 kV

3.2 Các thông số đặc trưng của nguồn lưới phân phối

 Điện áp danh định (điện áp dây)

 Dòng ngắn mạch cấp từ lưới đến (hoặc dòng cắt của CB)

 Dòng điện danh định

 Hệ thống nối đất

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn lưới phân phối trung

áp (1/4)

 Đường dây trên không

 Điều kiện thời tiết (gió, bão, thời tiết khắc nghiệt) cóthể gây ra sự cố thoáng qua

 Bụi đọng trên đường dây gây võng

 Sự cố thoáng qua chiếm trên 70% các trường hợp

 Tăng độ tin cậy bằng cách trang bị thiết bị tự đóng lại(Recloser) trên các tuyến có yêu cầu

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn lưới phân phối trung

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn lưới phân phối trung

áp (3/4)

 Yêu cầu về đo lường và giám sát trên lưới trung áp

 Ứng dụng hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

 Lưới điện phát triển đa dạng và quy mô rộng

 Hệ thống đo lường và giám sát sẽ hỗ trợ cho việc tái cấutrúc lưới hiệu quả hơn

 Thao tác bằng tay hoặc bán tự động

 Tự động hoàn toàn

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn lưới phân phối trung

áp (4/4)

 Giá trị dòng điện chạm đất

 Phân biệt ngắn mạch và chạm đất

 Phụ thuộc trực tiếp vào kiểu nối đất trạm trung áp

 Cần giới hạn giá trị của dòng chạm đất

 Ảnh hưởng đến thiết bị trên lưới phân phối

 Ảnh hưởng đến an toàn con người trong trạm

 Ảnh hưởng đến cách điện của phía hạ áp

 Trong khu vực có cả đường dây trên không và cápngầm, điện dung ký sinh tăng cường

 Cần chú ý và hiệu chỉnh giá trị dòng chạm đất bằngcác giải pháp (cuộn Petersen)

3.4 Các kiểu trạm trung áp thường gặp (1/3)

 Đường dây trung áp hình tia –Đường dây đơn

 Trạm được cấp điện từ rẽnhánh hình T (đường dây trênkhông hoặc cáp ngầm trungáp)

 Trong trạm chỉ bao gồm mộtngăn tủ đầu vào

 Bảo vệ bằng dao cắt phụ tảihoặc máy cắt

 (Overheadline – đường dâytrên không)

3.4 Các kiểu trạm trung áp thường gặp (2/3)

 Đường dây trung áp mạch vòng

 Đường cấp điện cho trạm nằmnối tiếp với 2 thiết bị đóng cắt

ở hai đầu một phân đoạn Tạo thành vòng kín (Ring Main)

 Tủ vào trạm có 3 ngăn

 Thiết bị đóng cắt hợp bộ vớidao tiếp địa

 Thiết bị đóng cắt có dòng Icmđạt đến dòng ngắn mạch

 Dùng trong đô thị

3.4 Các kiểu trạm trung áp thường gặp (3/3)

 Đường dây trung áp 2 mạch

 Tương tự mạch Ring Main

 Hai thiết bị nối với đườngdây/Cáp được liên động

 Chỉ lấy điện từ một nguồnvào một thời điểm

 Dùng cho các khu đô thị mớiphát triển, cấp điện từ đườngdây cáp ngầm

3.5 Sơ đồ quy trình thiết kế trung áp

 Thiết kế sơ bộ

 Ngăn tủ trung áp/hạ áp

 Ngăn tủ phân phối tổng

 Tủ phân phối hạ áp tại chỗ (ít gặp khi thiết kế sơ bộ)

3.5 Sơ đồ quy trình thiết kế trung áp

 Thiết kế chi tiết

 Bước 1: Lựa chọn cấu trúc phân phối cơ bản

 Kết nối với lưới trung áp

 Cấu trúc mạch trung áp

 Số lượng và phân bố trạm biến áp/máy biến áp

 Mạch trung áp dự phòng

 Bước 2 : Lựa chọn cấu trúc chi tiết

 Bước 3 : Lựa chọn thiết bị chi tiết

3.5.1 Bước 1: lựa chọn cấu trúc phân phối cơ bản

 Kết nối với lưới trung áp

 Cấu trúc mạch trung áp

 Số lượng và phân bố trạm biến áp

 Số lượng máy biến áp

 Mạch trung áp dự phòng

3.5.1.a Kết nối với lưới trung áp

 Đường dây đơn

 Đường mạch vòng kín (Ring-Main)

 Hai mạch/nguồn cấp – 1 thanh cái

 Hai mạch/nguồn cấp – 2 thanh cái

3.5.1.a Kết nối với lưới trung áp – chọn theo công suất

Bất kỳ

Cấu trúc xây

dựng

1 tòa nhà 1 tòa nhà 1 tòa nhà 1 tòa nhà Nhiều tòa

3.5.1.c Số lượng và phân bố trạm biến áp

 Diện tích của tòa nhà hoặc khu vực (25000m2)

 Công suất yêu cầu (2500 kVA)

 Phân bố mật độ phụ tải

3.5.1.d Số lượng máy biến áp

 Diện tích của tòa nhà hoặc khu vực cần cấp điện

 Tổng công suất đặt

 Nhạy với việc bị cắt điện hay không ?

 Nhạy với các nhiễu loạn hay không ?

 Khả năng mở rộng

  Lựa chọn ưu tiên là 1 máy biến áp cấp cho phụ tải

 Số lượng máy lớn hơn 1 khi có các yếu tố khác tham gia:

 Công suất đặt lớn hơn 1250 kVA

 Diện tích sàn xây dựng lớn hơn 5000m2

 Dự phòng khi sự cố xảy ra

3.5.1.e Mạch trung áp dự phòng

 Tính chất/Hoạt động của khu vực xây dựng

 Tổng công suất đặt

 Nhạy cảm với sự mất điện

 Đấu nối chung với nguồn trung áp khác

  không ưu tiên giải pháp cấp nguồn dự phòng trungáp

3.5.1 Bước 2: lựa chọn cấu trúc phân phối chi tiết (tự đọc)

3.6 Lựa chọn cấu trúc trạm trung áp theo quy mô phụ tải

 MLVS – Main Low Voltage Switchboard – Tủ phân phối(đóng cắt) tổng phía hạ áp

3.7 Các thiết bị trung thế chính (1/7)

 Dao cách ly - Disconnector switch (DS)

 Cắt mạch thứ cấp khi bảo trì hệ thống hoặc vấn đề lỗixảy ra Trước khi hoạt động, các thiết bị cắt mạch thứcấp cần phải cắt truớc vì hồ quang rất lớn được tạo ra

 Chủng loại:

 Ngoài trời đi: Được sử dụng trên cột

 Trong nhà đi: Được sử dụng trong phòng MBA

 Panel : Được sử dụng cho bảng điều khiển

3.7 Các thiết bị trung thế chính (2/7)

 Thu sét (Lightning Arrester) hoặc cắt xung (Surge Arrester)

 Ngoài trời : Được sử dụng trên cột, dùng cho từng pha

 Panel type: cài đặt trong khoang đầu vào, từng pha

26

3.7 Các thiết bị trung thế chính (3/7)

 Cầu chì Fuse cut-out switch (FCO)

 Bảo vệ đuờng dây của luới khỏi các sự cố của kháchhàng Thường sử dụng để bảo vệ máy biến áp ngoài trời

3.7 Các thiết bị trung thế chính (4/7)

 Cầu dao phụ tải - Load break switch (LBS)

 Có thể cắt hoặc đóng khi đang mang tải

 Thường sử dụng LBS với cầu chì lực cho bảo vệ máy biến áp và khoang đầu vào/ đầu ra (Incoming /

Outgoing) của RMU

 LBS 3 pha vận hành tự động nếu một cầu chì FCO bịđứt

 Sử dụng: Trong nhà

28

3.7 Các thiết bị trung thế chính (5/7)

 Máy cắt - Circuit Breaker (CB)

 Có thể cắt hoặc đóng khi đang mang tải duới mọi điềukiện vận hành

 Thường sử dụng CB với các rơle bảo vệ

 Đắt tiền nhất so với FCO và LBS

 Chủng loại:

 Ngoài trời: cho những trạm có công suất lớn

 Trong nhà

3.7 Các thiết bị trung thế chính (6/7)

 Biến áp đo luờng (VT-PT-TU-BU)

– Primary : 6kV / √3 đến 35kV / √3 – Secondary : 100V / √3

3.7 Các thiết bị trung thế chính (7/7)

 Biến dòng đo lường (CT-TI)

 Đuợc sử dụng với mục đích đo lường hoặc bảo vệ

Tủ trung thế trạm trong nhà Trạm KIOSK

Đuờng dây trên không Cáp ngầm

 Dao cách ly/Dao phụ tải

cấp đến

34

3.8 Trạm khách hàng có đo lường hạ thế

3.8 Trạm khách hàng có đo lường hạ thế

3.8 Trạm khách hàng có đo lường trung thế (1/2)

3.8 Trạm khách hàng có đo lường trung thế (2/2)

Bài tập áp dụng số 1: Thiết kế trạm trung áp có các thông số như sau

Đặc trưng/Thông tin Chủng loại/ Yêu cầu

Hoạt động Gia công cơ khí Cấu trúc hệ thống Trên một sàn, 10000m2 (8000m2 gia công,

2000m2 hỗ trợ)

Độ tin cậy yêu cầu Cơ bản Khả năng bảo trì Cơ bản Công suất đặt 3500 kVA Phân bố phụ tải Phân bố đều Các phụ tải nhạy cảm • Cho phép loại trừ không ưu tiên

• Văn phòng (ngoại trừ ổ cắm cho PC)

• Điều hòa, sấy/sưởi

• Cho phép cắt điện dài

Bài tập kiểm tra giữa kỳ: Thiết kế trạm trung áp Chọn số

lượng MBA Vẽ sơ đồ Lập luận lựa chọn 90 phút

Đặc trưng/Thông tin Chủng loại/ Yêu cầu

Hoạt động Văn phòng cho thuê và Trung tâm thương mại Cấu trúc hệ thống 2 building, 7 sàn/building, 5000m2/sàn

Độ tin cậy yêu cầu Cơ bản Khả năng bảo trì Cao Công suất đặt 3500 kVA, 1700 kVA và 2800 kVA Phân bố phụ tải Phân bố đều

Các phụ tải nhạy cảm • Phụ tải ưu tiên

• Chiếu sáng

• Bơm nước cứu hỏa

• Cho phép cắt điện dài

• Máy văn phòng

• Không cho phép cắt điện

• Máy chủ

• Máy tính PC văn phòng

3.9 Lựa chọn cấu hình của mạch hạ áp (1/3)

 Nguyên tắc:

 Đặt nguồn điện càng gần trọng tâm phụ tải càng tốt

 Hạn chế ảnh hưởng của các điều kiện ảnh hưởng bênngoài

 Đặt các thiết bị có kích thước/khối lượng lớn ở gần cáccửa ra vào, gần tường  thuận tiện cho việc thao tác, bảo dưỡng

3.9 Lựa chọn cấu hình của mạch hạ áp (2/3)

3.9 Lựa chọn cấu hình của mạch hạ áp (3/3)

 Phân bố phân tán

 Phụ tải kết nối với hệ thống thanh cái (busway, busduct)

 Hệ thống thanh cái busway phù hợp cho các ứng dụng

có phân bố không gian rộng, giúp cho việc triển khaithêm các phụ tải mới được thực hiện nhanh chóng, thuận tiện

 Cách ly sự cố khó hơn

3.9 Lựa chọn cấu hình của mạch hạ áp (3/3) Nguồn dự phòng

 Máy phát điện dự phòng chạy xăng hoặc dầu diesel

 Khi mất điện lưới, cần một khoảng thời gian để máyphát khởi động và ổn định các thông số (vận tốc, điệnáp…)  Không dùng máy phát dự phòng cho các

nguồn không chấp nhận mất điện ngắn hạn (đến 5 giây)

 Tùy thuộc vào yêu cầu mà công suất của máy phát cóthể chỉ đảm bảo một phần (tải ưu tiên) hoặc toàn bộ phụtải

3.9 Lựa chọn cấu hình của mạch hạ áp (3/3) Nguồn dự phòng

 Nguồn dự phòng liên tục (UPS)

 Năng lượng được dự trữ trong các hệ hóa năng hoặc cơnăng

 Không xảy ra gián đoạn nguồnkhi mất điện lưới

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp (1/7)

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp (2/7)

 Mạch hai nhánh

 2 nguồn cấp độc lập từ hai máy biến áp

 Chung một nguồn trung áp

 2 máy biến áp chạy song song

 Khi sửa chữa tủ phân phối chínhtoàn bộ phụ tải đều bị mất điện

 Độ tin cậy chưa cao

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp (3/7)

 Mạch hai nhánh suy biến

 Tủ phân phối tổng được bổ sung máycắt liên lạc ở trạng thái thường mở

 Khi hỏng hóc thanh cái tổng hoặcsửa chữa một phần, chỉ một phầntải bị mất điện

 Cần sử dụng đến ATS

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp (4/7)

 Mạch phân phối phân tầng

 Một nhóm các phụ tải được phân nhóm vào một

tủ phân phối riêng

 Liên kết với tủ phân phối tổng đượcngắt ra khi có yêu cầu

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp (5/7)

 Mạch phân phối liên kết

 Khi máy biến áp nguồn có khoảng cách

xa nhau, chúng có thể được nối vòng vớinhau qua một thanh cái (busway)

 Tải được nuôi bởi một trong haimáy biến áp  tăng độ tin cậy

 Công suất dự phòng có thể là loại:

– Toàn phần– Một phần

 Các tầng được nối với nhau

 Thường có 4 máy biến áp đến từcùng một đường dây trung áp

 Mạch vòng được tạo ra bằng cách

sử dụng busbar trunking

 Phù hợp với các phụ tải có mật độ cao

 Cấu trúc bảo vệ phức tạp  cần nghiêncứu kỹ lưỡng

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp (7/7)

 Mạch nguồn đôi

 Được sử dụng khi cần có độ tin cậy cao nhất

 Nguyên tắc: Luôn có 2 nguồn sẵn sàng

 2 máy biến áp từ 2 đường dây trung áp khác nhau

 1 máy biến áp và 1 máy phát

 1 máy biến áp và 1 UPS

 Bộ chuyển nguồn tự động (ATS)

 Cho phép bảo dưỡng

 Cho phép gián đoạn nguồn

3.10 Cấu hình của mạch hạ áp thường gặp Bảng lựa chọn

Thông tin

lựa chọn

Mạch hình tia

Mạch 2 nhánh

Phân tầng

Liên kết Vòng Nguồn

đôi Phân bố Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ 1 sàn

Phân bố tải Tập trung Tập trung Tập

trung

Tin cậy Chịu mất

điện dài

Chịu mất điện dài

Phân loại Chịu mất điện dài Chịu mất điện dài Chịu mất

điện ngắn hoặc

không mất

Mức độ lan Thấp Cao Thấp Cao Cao Cao