Đồ án trạm biến áp thiết kế trạm biến áp 22011022kv

Nhiệm vụ thực hiện đề tài: 1 Cân bằng công suất phụ tải 2 Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 3 Chọn máy biến áp điện lực 4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 5 Sơ đồ nối điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

Giảng viên hướng dẫn : ĐOÀN THỊ BẰNG Sinh viên thực hiện : LÊ TẤN THỐNG

Lớp : 14DDC03

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

2

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao cho sinh viên nộp về văn

phòng Viện trong 02 tuần đầu thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp)

1 Sinh viên thực hiện đề tài

Họ tên : LÊ TẤN THỐNG MSSV :1411020385 Lớp :14DDC03

Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

2 Tên đề tài: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV v ới các

thông số ở trang 02 đính kèm

3 Nhiệm vụ thực hiện đề tài:

1) Cân bằng công suất phụ tải

2) Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

3) Chọn máy biến áp điện lực

4) Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

5) Sơ đồ nối điện

6) Tính toán ngắn mạch

7) Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

3

8) Thiết kế phần tự dùng của máy biến áp

9) Tính toán kinh tế-kĩ thuật quyết định phương án thiết kế 10) Và Thiết kế chống sét nối đất cho trạm

Ghi chú: Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và

nhiệm vụ của từng sinh viên

TP HCM, ngày … tháng … năm 20…

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

6

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

3

Ca

Ngày 17/10

Hướng dẫn tính toán các đồ thị p hụ t ải cho t ừng t rạm biến áp

Tính toán các thông số của từng

đồ thị phụ tải cho trạm biến áp

4

Ca

Ngày 24/10

Chọn sơ đồ cấu t rúc củ a từng tr ạm bi ến áp

Chọn số lượ ng và các t hông s ố của m á y bi ến áp

5

Ca

Ngày 31/10

Chọn má y bi ến áp, tí nh toán tổn t hất đi ện năng

Tính toán công suất MBA,tính toán tổn thất điện năng, chọn MBA

6

Ca

Ngày 7/11

Chọn má y bi ến áp, tí nh toán tổn t hất đi ện năng

Tính toán công suất MBA,tính toán tổn thất điện năng, chọn MBA

7

Ca

Ngày 14/11

Chọn khí c ụ và ph ần dẫn điện, tự dùng trong trạm biến áp

Chọn má y c ắt , dao cách l y, thanh dẫn, dâ y d ẫn, s ứ cách điện…

8

Ca

Ngày 21/11

Tính toán ngắn mạch, tính toán tổn thất điện năng

Tính toán dòng ng ắn mạch, tính toán ngắn mạch 3 pha

9

Ca

Ngày 28/11

Tính toán ch ọn và đưa ra phương án hợp lý phù hợp

Tổng k ết kiểm t ra l ại chỉnh sửa các chương trong đề tài

7

Viện Kỹ thuậ t Hu tech

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : ĐOÀN THỊ BẰNG Họ tên sinh viên : LÊ TẤN TH ỐNG Lớp : 14DDC03 Tên đề tài: ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: XẾP LOẠI:

TP.HCM, ngày tháng 10 năm 2017

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

( Ký và ghi rõ họ tên)

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

8

Viện Kỹ thuậ t Hu tech

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊ N PH ẢN B IỆN GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN :

Họ tên sinh viên : LÊ TẤN TH ỐNG Lớp : 14DDC03 Tên đề tài: ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: XẾP LOẠI:

TP.HCM, ngày tháng 10 năm 201 7

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

9

Lời mở đầu

Ngày nay, công nghiệp điện lực đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng và phát t ri ển ki nh t ế quố c dân C ác yêu cầu v ề sử dụn g điện và thi ết k ế điện ngày càng tăng Việc trang bị những kiến thức nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt củ a con người, cung cấp đi ện cho các thi ết bị khu v ực kinh t ế, nông thôn, các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần thiết

Điện năng đóng vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi không thể thiếu đượ c t rong cu ộc s ốn g và s ản x uất Vì vậ y khi xâ y dựng một nhà má y, một khu vực kinh t ế, m ột khu công nghi ệp,…

vấn đề là xâ y d ựn g một h ệ t hốn g để cung cấp đi ện năng cho các hộ tiêu t hụ là không thể thiếu được Để đảm bảo cho việc cung cấp điện được tốt, đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống điện gồm các khâu sản xuất, truyền tải, phân phối điện năng hoạt động thống nhất với nhau Trong đó, trạm biến áp có vai trò quan trọn g n h ất, vì m uốn t ru yền t ải đi ện năng đi x a h oặc giảm đi ện áp x uốn g th ấp cho phù hợp với nơi tiêu thụ ta chỉ dùng biến áp là kinh tế và thuận tiện nhất

ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

Em th ực hi ện gồ m 3 phần:

Phần A: Tí nh t oán và tìm hi ểu thi ết k ế t rạm bi ến áp

Phần B: Thi ết kế chố ng s ét và n ối đ ất cho tr ạm biến áp

Phần C: ……… ………

Tuy đã hoàn thành được đề tài nhưng sẽ không tránh khỏi những thiếu sót,

vì vậy em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài của em

có thể hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

TP.H ồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017

Sinh viên thực hiện

LÊ TẤN THỐNG

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

10

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 12

I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 12

II PHÂN LOẠI 12

III NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1Error! Bookmark not defined. IV TRÌNH TỰ THIẾT KẾ 15

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 16

I KHÁI NIỆM 1Error! Bookmark not defined. II ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP 16

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 16

I GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ CẤU TRÚC 22

II SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP Error! Bookmark not defined. III NHẬN XÉT Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 30

I KHÁI NIỆM 30

II KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 31

III CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 32

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 37

I KHÁI NIỆM 37

III CÁCH TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP 39

III TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 40

CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 47

I TỔNG QUÁT 47

II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 48

4 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 49

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 50

I.KHÁI NIỆM 51

II TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3 PHA 52

CHƯƠNG 8: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 60

I CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 60

II CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 61

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG TRẠM BIẾN ÁP 80

I.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 80

II.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO CẤP ĐIỆN ÁP 0.4KV 81

11

III.CHỌN CÁP NGẦM VÀ TỦ TỰ DÙNG 82

CHƯƠNG 10:TÍNH TOÁN KINH T Ế - KỸ THUẬT 83

I KHÁI NIỆM 87

III KẾT LUẬN 88

CHƯƠNG 11: THIÊT KẾ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP……… 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

Trạm biến áp là m ột trong những ph ần tử quan t rọ ng nh ất t rong h ệ t hốn g điện Nó có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cấp thích hợp nhằm phục

vụ cho vi ệc t ru yền t ải và cung cấp đi ện đ ến ph ụ t ải t iêu th ụ Tr ạm biến áp tăng áp nâng điện áp lên cao để truyền tải đi xa, ngược lại trạm biến áp giảm điện áp xuống thấp thích hợp để cấp cho các phụ tải tiêu thụ

Chính vì lẽ đó trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ chính là nâng điện áp lên cao khi t ru yền t ải, rồ i nh ững trung t âm ti ếp nh ận đi ện năng (cũng l à t r ạm biến áp) có nhiệm vụ hạ mức điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu

II PHÂN LOẠI

Trạm biến áp đư ợc phân lo ại t heo đi ện áp, qu y mô và c ấu t rúc xây d ựng của t rạm Trạm phân ph ối đi ện chỉ gồm các thi ết bị như: dao cách l y, m á y c ắt , thành góp,…

1 Theo điện áp thì có hai loại:

- Trạm t ăng áp: thư ờ ng đ ặt ở những nhà má y đi ện có nhi ệm v ụ nâng đi ện

áp đầu cực máy phát lên cao đ ể truyền tải đi xa

- Trạm hạ áp: t hườ ng đặt ở nh ững tr ạm phân phố i, nó nh ận điện từ h ệ

thống t ru yền tải rồi gi ảm đi ện áp xuống cấp t hích h ợp để cung c ấp đi ện cho các phụ tải tiêu thụ

2 Th eo mứ c đ ộ quy mô củ a trạ m biến áp, ngư ời ta ch ia thành hai lo ại :

- Trạm biến áp trung gi an ha y còn g ọi l à t rạm bi ến áp khu v ực: t hườ ng có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho một khu vực phụ tải lớn ở các vùng miền, tỉ nh t hành, khu công nghi ệp l ớn,… Đi ện áp ở phí a s ơ cấp thường l à 500; 220; 110K V, đi ện áp phía th ứ cấp t hường l à 110; 66; 35; 22; 15 KV

- Trạm biến áp phân ph ối ha y con g ọi l à t rạm bi ến áp đ ịa phương: nh ận điện từ các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho các ph ụ t ải như xí n ghi ệp, khu dân cư,… qua các đư ờ ng dâ y phân phối

3 Th eo cấu trú c xây d ựng thì có hai lo ại sau :

13

- Trạm biến áp ngoài tr ời : Phù hợ p v ới các t r ạm khu vự c và tr ạm địa

phương có công suất lớn

- Trạm biến áp trong nhà: Phù h ợp với các t r ạm đị a phương và các nhà má y

có công suất nhỏ

4 Các thiết bị chính trong trạm biến áp:

- M á y bi ến áp (M BA): Là thi ết bị t ru yền t ải điện năng t ừ cấp điện áp nà y đến cấp điện áp khác

- M á y bi ến dòng: Dùng bi ến đ ổi dòng đi ện sơ c ấp v ề mộ t gi á t rị dòng đi ện thích hợp ở đầu ra thứ cấp Các loại: máy biến dòng kiểu một vòng quấn, máy biến dòng ki ểu bậc cấp, m á y biến dòng th ứ t ự không, m á y bi ến dòng ki ểu bù, biến dòng ki ểu lắp s ẵn

- M á y bi ến áp đo l ườ ng (BU): Dòng bi ến đổi điện áp về cấp đi ện áp tương ứng với thiết bị đo lường, tự động,… Các loại mấy biến áp đặc biệt: mấy biến

áp kiểu 3 pha năm trụ, máy biến áp kiểu bậc cấp, máy biến áp kiểu phân chia điện dung

- Dao cách l y(C L): l à khí c ụ đi ện có nhi ệm vụ tạo mộ t kho ảng cách t rông thấ y đượ c đ ể đảm b ảo an t oàn khi s ửa ch ữa má y p hát đi ện, m á y bi ến áp, m á y cắt đi ện, đườ ng dâ y, … Đóng c ắt khi không có dòng ho ặc dòng nh ỏ, đi ện áp không cao, sau khi máy c ắt đã cắt mạch điện

- M á y cắt (MC ): Dùng đ ể đóng c ắt một ph ần tử củ a h ệ th ống đi ện như m á y phát, máy biến áp, đường dây… trong lúc bình thường cũng như gặp sự cố Các loại: máy cắt nhiều dầu, máy cắt ít dầu, máy cắt không khí, máy cắt khí, máy cắt sinh khí, máy cắt chân khống, máy cắt phụ tải

- Ch ống s ét van: Dùng đ ể bảo v ệ các thi ết bị t rong t r ạm không b ị hư h ại khi

có song quá điện áp khí quyển vào từ đường dây tải điện

- CP: Dùng đ ể đóng c ắt dòng đi ện vào tr ạm

- Sứ đỡ: Có tác d ụng nâng đỡ đườ ng dâ y t ải điện t rên không S ứ đỡ đượ c

ch ế t ạo mỗi sứ chịu đượ c 25KV N ếu đi ện th ế cao hơn thì ghép n ối nhiều s ứ với nhau

Thi ết k ế ph ần đi ện và h ệ thống ch ống s ét – nối đ ất t r ạm biến áp

220/110/ 22K V với các thông s ố sau:

 Cân bằng công suất phụ tải

 Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

 Chọn máy biến áp điện lực

 Tính toán tổn thất điện năng trong máy bi ến áp

 Sơ đồ nối điện

 Tính toán ngắn mạch

 Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

 Thiết kế phần tự dùng của máy biến áp

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

 Thiết kế chống sét nối đất cho trạm

Phụ t ải l à một bộ ph ận quan tr ọng của h ệ thống cung c ấp đi ện, nó bi ến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt, t ù y t heo t ầm quan trọ ng của ph ụ t ải đối v ới n ền ki nh t ế mà phụ tải chi a làm 3 loại

đồ thị phụ tải theo phương pháp l ập bẳng như sau:

Phân theo bảng thời gian

S2 2 0(MVA) S1 1 0(MVA) S2 2(MVA) Tự dùng

%: 112 / Tổn gm a x =105 / 202.6 =50,2% )

Tổng m ax=96+69+44=209

21

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐO ÀN TH Ị BẰNG

22

CHƯƠNG 3:

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP

- Sơ đồ cấu trúc củ a t rạm bi ến áp là sơ đ ồ di ễn tả s ự liên quan gi ữa nguồn, tải và h ệ t hống đi ện

- Đối với t rạm bi ến áp nguồn thường l à các đường dâ y cung c ấp t ừ h ệ t hống đến trạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp đảm nh ận

- Khi thiết k ế trạm biến áp, sơ đồ cấu t rúc l à ph ần quan tr ọng có ảnh hưởn g

qu yết định đ ến toàn t hi ết k ế

- C ác yêu c ầu chính khi ch ọn sơ đ ồ cấu t rúc:

 Có tính khả thi: tức là có thể chọn được tất cả các thiết bị chính như: máy biến áp, máy cắt,… cũng có khả năng thi công , xây l ắp và vận hành trạm

 Đảm bảo tính liên tục chặt chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với hệ thống khi binh thư ờn g cũng như cư ỡng b ức (có m ột ph ần tử không làm việc)

 Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai m ấ y bi ến áp không cần t hiết

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

 Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay cấu trúc đã chọ n

- Khi t hi ết k ế trạm biến áp, t a đưa ra nhi ều phương án kh ả t hi trên cơ s ở phân

tích ưu khuyết điểm của từng phương án; so sánh đi ều kiện kỹ thuật - kinh tế

rồi chọn phương án t ối ưu, đ ể chọn phươ ng án t a c ần cân nh ắc các khí a 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

II SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP

- Trạm biến áp là m ột công t rình nh ận điện năng b ằng một ha y nhi ều nguồn cung c ấp với điện áp để phân phối cho các ph ụ t ải ở các c ấp điện áp b ằng hoặc bé hơ n đi ện áp hệ th ống Ph ần công suất đượ c phân ph ối 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

23

1 Ph ươn g án 1: Sử dụn g 2 m á y bi ến áp từ n gẫu 3 cuộ n dâ y P h ụ tải cấp

22kV được lấy từ cuộn hạ của MBA

- C ác c ấp đi ện áp cao, t rung đ ều có t rung t ính n ối đất t r ực ti ếp nên dùng máy biến áp tự ngẫu sẽ có nhiều ưu điểm hơn so với máy biến áp

ba cu ộn dâ y

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Khu yết đi ểm:

o Khó chọn máy biến áp có công suất phù hợp

o Công suất lớn kéo theo kích thước và trọng lượng máy biến

áp lớn có thể gặp khó khăn khi vận chuyển và lắp đặt

o Do mạng cao áp và trung áp tr ực tiếp nối đất và có sự liên hệ

về điện giữa cuộn cao và cu ộn trung trong m á y bi ến áp nên phải có ch ống sét van b ố trí ở đ ầu vào ra má y bi ến áp

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

24

2 Ph ươn g án 2: Dùng hai m á y bi ến áp hai cu ộ n dâ y 220/110kV và hai

máy biến áp cuộn dây 110/22kV

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Cấu trúc rõ ràng

 Phù hợp với những nơi vận chuyển khó khăn

- Khu yết đi ểm:

o Số lượng máy biến áp nhiều

o Giá thành cao

o Tổn thất điện năng lớn vì cấp 22kV phải qua hai lần biến áp

3 Ph ươn g án 3: Dùng hai m á y bi ến áp hai cu ộ n dâ y 220/110kV và hai

máy biến áp hai cuộn dây 220/22kV

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Cấu trúc rõ ràng

 Phụ tải m ỗi cấp chỉ qua một l ần má y bi ến áp

- Khu yết đi ểm:

o Số lượng máy biến áp nhiều

25

o Vốn đầu tư lớn

o Tổn thất điện năng lớn

o Khó chọn được máy biến áp 220/22kV

4 Ph ươn g án 4: Sử dụ ng hai má y bi ến áp t ừ n gẫu 3 cu ộn dâ y đ ể tải công

suất từ điện áp cao sang trung và s ử dụ ng m á y bi ến áp 2 cu ộn dâ y để

tải công su ất t ừ điện áp trung sang h ạ

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Sơ đồ cấu trúc rõ ràng

 Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt

- Khu yết đi ểm:

o Số lượng máy biến áp nhiều

o Vốn đầu tư lớn

o Tổn thất điện năng lớn

- Do đó, ta ch ọn phương án 1, 2 và 4 đ ể t iếp tụ c tí nh t oán v ề s au

5 Ph ươn g án 2: Dùng hai m á y bi ến áp hai cu ộ n dâ y 220/110kV và hai

máy biến áp cuộn dây 110/22kV

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Cấu trúc rõ ràng

 Phù hợp với những nơi vận chuyển khó khăn

- Khu yết đi ểm:

6 Ph ươn g án 3: Dùng hai m á y bi ến áp hai cu ộ n dâ y 220/110kV và hai

máy biến áp hai cuộn dây 220/22kV

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Cấu trúc rõ ràng

 Phụ tải m ỗi cấp chỉ qua một l ần má y bi ến áp

- Khu yết đi ểm:

o Số lượng máy biến áp nhiều

o Vốn đầu tư lớn

o Tổn thất điện năng lớn

o Khó chọn được máy biến áp 220/22kV

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

28

Hình 3.3

7 Ph ươn g án 4: Sử dụ ng hai má y bi ến áp t ừ n gẫu 3 cu ộn dâ y đ ể tải công

suất từ điện áp cao sang trung và s ử dụ ng m á y bi ến áp 2 cu ộn dâ y để

tải công su ất t ừ điện áp trung sang h ạ

- Ưu đi ểm:

 Độ tin cậy cao

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Sơ đồ cấu trúc rõ ràng

 Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt

- Khu yết đi ểm:

o Số lượng máy biến áp nhiều

o Vốn đầu tư lớn

o Tổn thất điện năng lớn

- Do đó, ta ch ọn phương án 1, 2 và 4 đ ể t iếp tụ c tí nh t oán v ề s au

- Trong h ệ thố ng lớn thường phải qua nhi ều lần t ăng, gi ảm mớ i đưa đi ện năng

từ các má y phát đi ện đ ến hộ ti êu th ụ Vì v ậ y tổng công s u ất m á y bi ến áp trong hệ th ống đi ện có t hể b ằng 4 đ ến 5 l ần tổng công su ất của m á y phát điện

- Khi sử dụng m á y bi ến áp cần l ưu ý các đ ặc đi ểm sau:

 Máy biến áp là thiết bị không phát 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)

 May 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 má y bi ến áp ch ế tạo càng v ề s au kí ch thước, trọng lượng, tổn hao và cả giá thành đều bé hơn Cho nên khi chọ n công s u ất m á y biến áp c ần tính đến kh ả năng t ận dụng t ối đa(xét khả năng quá t ải cho phép) tránh s ự v ận hành non t ải má y bi ến 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 thuộ c vào công su ất qua má y b iến áp m à còn ph ụ thu ộc vào nhi ệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm l ạnh Công suất định mức

củ a m á y bi ến áp đư ợc ch ế tạo t heo t hang ti êu chu ẩn của mỗi nướ c, thường cách nhau quá lớn, nhất là khi công suất càng lớn, Điều này đưa đến tính toán không chính xác, có thể chọn máy biến áp lớn không cần t hiết

- M á y bi ến áp hi ện na y có nhi ều lo ại:

 Máy biến áp một pha, bap ha

 Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây

 Máy biến áp có cuộn dây phân chia

 Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha

 Máy biến áp tăng áp, hạ áp

 Máy biến áp có và không có điều áp dưới tải

Không nên nối song song MBA hai cuộn dây với MBA ba cuộn dây vì không thường được hai MBA có tham số phù hợp với điều kiện vận hành song song

Trong h ệ thố ng đi ện áp cao và trung tí nh t r ực ti ếp nối đ ất t hì t a thường dùng MBA từ ngẫu Loại MBA này ưu việt hơn so với MBA thường Giá thành, 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 phần, tần số, điện áp, dòng điện tổn hao công suất tác dụng, tổn hao công suất phản kháng và hệ số có lợi là các tham số cơ b ản M BA C ác t ham s ố nà y xét trong đi ều kiện chu ẩn đượ c gọi l à tham số định m ức

1 Quá t ải bình thư ờn g (qu á tải thư ờng xuyên ):

- Quá t ải t hườ ng xu yên củ a M BA l à ch ế đ ộ quá t ải một ph ần t hời gi an phụ tải củ a M BA vượt quá công s u ất định m ức của nó, phần còn l ại của chu kì khảo sát (ngà y, năm ) ph ụ t ải củ a M BA t hấp hơn công su ất đ ịnh mức đó Với phụ t ải như vậ y thì hao m òn cách đi ện s au một chu k ỳ k h ảo s át không vượt quá hao mòn định mức, tương ứng với nhiệt độ cuộn dây bằng 980C nhưng không vượt quá 1400C

- Để t ránh kh ả năng quá t ải cho phép t hư ờng xu yên củ a ba MBA t rong những gi ờ ph ụ t ải cực đ ại ngà y đêm , c ần phải phân tích, tí nh toán ch ế độ nhi ệt độ của nó Nói cách khác, ph ải tí nh toán s ự tha y đổi nhi ệt độ dầu và cuộ n dâ y M BA cũng khá ph ức tạp nên t rong thi ết k ế ngư ời ta xâ y d ựng biểu đ ồ v ề kh ả năng quá t ải củ a MBA đư ợc cho t rong các tài l i ệu thi ết kế

- Đối v ới đồ thị p hụ t ải hai bậc, t rình t ự xác đị nh quá t ải cho phép củ a MBA theo đường cong khả năng tải được xác định như sau:

1.1 Dự a vào đ ồ thị tính t oán cực đ ại , xác địn h l oại và công su ất định mức biến áp Sđ m, và tính quá tải của nó:

ĐỒ ÁN TR ẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN TH Ị BẰNG

32

1.3 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

1.4 Theo đường cong này và xuất phát từ hệ số phụ tải bậc một (k1)

và thời gian quá tải tính toán (t) để xác định hệ số quá tải cho phép (k2 c p)

1.5 So sánh k2 t ính t oán v ới k2 c p Nếu k2 ≤ k2 c p thì MBA được phép quá tải ứng với chế độ làm việc của nó

 Phụ tải đẳng trị bậc một được tính theo công th ức:

S1 đ t = √∑ 𝑆𝑖

2 ×𝑡𝑖

𝑛1 𝑖=1

∑𝑛1𝑖=1𝑡𝑖

 Phụ tải đẳng trị bậc hai đư ợc tính theo công th ức:

S2 đ t = √∑ 𝑆𝑖

2 ×𝑡 𝑖 𝑛2 𝑖=1

∑𝑛2𝑖=1𝑡𝑖

Trong đó: - Si: ph ụ t ải bậc t hứ i

- Ti: thờ i gi an b ậc th ứ i

- n1: số bậc trong 10 gi ờ khi tí nh ph ụ t ải b ậc 1

- n2: số bậc trong th ờ i gi an quá t ải 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 (S1 đ t) Tính S1 đ t ti ến hành trong 10 gi ờ ở t rư ớc ha y s au c ực đ ại lớ n nh ất tùy thuộc vào cực đại nhỏ hơn

2 Quá t ải s ự cố:

- Đó l à quá t ải cho phép MBA l àm vi ệc v ới đi ều ki ện sự cố

(ví dụ như bị hư hỏng một MBA khi hai máy làm việc song song) mà không gây hỏng chúng Như vậy trị số cho phép được quyết định sao cho nhi ệt độ củ a cu ộn dây và dầu củ a M BA không ảnh hưởng đ ến sự l àm vi ệc bình thương tiếp theo của máy Nhiệt độ cho phép cực đại đối với dầu là

1150C và đối với điểm nóng nhất của cách điện là 1400C

- Quá t ải s ự cố cho phép k2 c p=1,4 đối với máy biến áp đặt ngoài trời,

k2 c p=1,3 đối với máy biến áp đặt trong nhà nên xem như m ột hệ số tính toán nào đó, sử dụng khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố

Sử d ụng một trong ba phươ ng án s au:

1 Ph ươn g án 1:

Kiểm t ra đi ều ki ện quá tải sự cố cho m á y bi ến áp đã ch ọn :

 Vùng quá tải trên đồ thị phụ tải (X > 200MVA)

∆PN C H (kW)

∆PN C H (kW)

Chọn 2 m á y bi ến áp ba pha hai cu ộn dâ y 110/22kV

Giá (US D) Cao Hạ

∆PN C H (kW)

Chọn 2 m á y bi ến áp ba pha hai cu ộn dâ y 110/22kV

 Tương tự phương án 2: Sđ m > 44,5MVA

 Công suất máy biến áp chọn theo điều kiện một máy biến áp nghỉ, máy biến áp còn lại khi gặp sự cố quá tải có khả năng cung cấp đủ

∆P0 (kW)

∆PN (kW)

Giá (US D)

và máy biến áp cuối cùng tỏ ra không khí, không mang l ại hiệu quả cao Cho nên

ta cần tính toán t ổ n thất đi ện năng t rong má y bi ến áp đ ể s o s ánh nhưng phương

án kinh tế hơn

II CÁCH TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MÁY BIẾN

ÁP

1 Tổn th ất điện năng tron g máy bi ến áp ba pha h ai cu ộn d ây

- Khi không có đ ồ th ị phụ t ải :



1

2 0

đm N S

S P n T

S

P n T P

 - t ổn hao không t ải

 : thời gi an t ổn th ất công suất cực đại phụ thu ộc vào thời gian s ử dụng công su ất cực đ ại Tm a x và cos

U



1



.

P P

P P

.

P P

P P

* Tổ n t hất đi ện năng c ấp đi ện áp 220/110/22kV:

- Khi có đồ thị ph ụ t ải hình b ậc thang, n má y làm vi ệc s ong s ong

iT NT đm

iC

S

S P S

S P S

S P n

2

2 0

Si : Công su ất của n má y bi ến áp ứng với thời gian ti

Sic , Sit , Sih : Công su ất cuộ n cao, t rung, h ạ ứng với t hời gi an ti

- Khi không có đ ồ th ị phụ t ải:

đmB

iT NT C

đmB

iC NC nam

S

S P S

S P S

S P n

t P n

2

2 2

2 2

1 Tính toán tổn thất điện năng trong máy bi ến áp của phương án 1

1.1 T ồn thấ t đi ện n ăng trong h ai máy b i ến áp t ự ngẫu

P P

5.0

3905

.0

430520

*5

.

P P

430 5

0

390 520

* 5

0

430

* 5

-Dựa vào đồ thị phụ tải cu ộn cao 220kV:

-Tổ n hao đi ện năng t rong m ộ t ngà y đêm c ủa má y bi ến áp đượ c tính:

2 2

iH NH đmB

iT NT đmB

iC NC

S

S P S

S P S

S P n

t P

n

A

=2 x 145 x 24

2 250 2

49 7779

0.0065%

1.2 T ổn thấ t đi ện n ăng trong h ai máy b iến áp t ự dùng

- Là hai m á y bi ến áp 3 pha 2 cu ộn dâ y có công su ất Sđ m= 0.4 MVA

- Tổn th ất đi ện năng trong m ột ngà y đêm đư ợ c tí nh theo công th ức:

i i đm

N

S n

P t P n

A     

2 0

=2x1.2x24+ 0 4 24

4 0 2

5

114 45

= 1.514%

1.3 T ổn hao đi ện năng tron g phương án 1

- Tổng tổn hao đi ện năng t rong m ột ngà y đêm: