Đồ án trạm biến áp

Vì vậy khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một khu công nghiệp,… vấn đề là xây dựng một hệ thống để cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ là không thể thiếu được.. Để đảm bảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Lớp : 14DDC03

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

- Chương 5: Sơ đồ nối điện.

4

Từ:23/10

Đến:29/10/17

- Chương 6: Tính toán ngắn mạch.

5

Từ:30/10…

Đến:5/11/17

- Chương 7: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện

6

Từ:6/11…

Đến:12/11/17

- Chương 8: Thiết kế phần tự dùng của MBA

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN :

Họ tên sinh viên : NGUYỄN MINH TRỰC Lớp : 14DDC03 Tên đề tài: ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: XẾP LOẠI:

TP.HCM, ngày tháng 10 năm 2017

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ TÌM HIỂU THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 1

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1

I GIỚI THIỆU VÈ TRẠM BIÉN ÁP 1

II PHÂN LOẠI 1

III NHIỆM VỤ THIÉT KÉ 3

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI 6

I KHÁI NIỆM 6

II ĐÒ THỊ PHỤ TẢI TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP 6

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIỂN ÁP 10

I GIỚI THIỆU SƠ ĐÒ CẤU TRÚC 10

II SƠ ĐÒ CẤU TRÚC TRẠM BIÉN ÁP: 10

Chương 4: CHỌN MÁY BIỂN ÁP ĐIỆN LỰC 17

I KHÁI NIỆM 17

II KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIÉN ÁP: 18

III CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIÉN ÁP: 20

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIỂN ÁP 29

I KHÁI NIỆM 29

II CÁCH TÍNH TỒN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MBA 29

III TÍNH TỐN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIÉN ÁP 30

CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 46

I KHÁI NIỆM: 46

II CÁC SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP: 47

III CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO BA PHƯƠNG ÁN: 52

Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 56

I KHÁI NIỆM: 56

II PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: 56

III.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO 3 PHƯƠNG ÁN: 57

CHƯƠNG 8: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 66

I CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 66

II CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN: 67

CHƯƠNG 9: THIÊT KẾ PHẦN TỰ DÙNG TRẠM BIẾN ÁP 88

I CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 88

II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO CẤP ĐIỆN ÁP 0.4KV 89

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 92

I KHÁI NIỆM: 92

II PHẦN TÍNH TOÁN 94

III SO SÁNH KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT 97

PHẦN B: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 98

CHƯƠNG I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 98

I KHÁI NIỆM CHUNG 98

II PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CỘT THU SÉT 99

III CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CỘT THU SÉT ĐỂ BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 103

IV ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO TRẠM 103

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 115

I KHÁI NIỆM 115

II.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 115

III.ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO TRẠM 117

IV NỐI ĐẤT AN TOÀN CHO CẤP 22KV 119

Lời mở đầu

Ngày nay, công nghiệp điện lực đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế quốc dân Các yêu cầu về sử dụng điện và thiết kế điện ngày càng tăng Việc trang bị những kiến thức nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người, cung cấp điện cho các thiết bị khu vực kinh tế, 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 được trong cuộc sống và sản xuất Vì vậy khi xây dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một khu công nghiệp,… vấn đề là xây dựng một hệ thống để cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ 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 trọng nhất, vì muốn truyền tải điện năng đi xa hoặc giảm điện áp xuống thấp 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 thực hiện gồm 3 phần:

Phần A: Tính toán và tìm hiểu thiết kế trạm biến áp

Phần B: Thiết kế chống sét và nối đất cho trạm 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.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN MINH TRỰC

PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ TÌM HIỂU THIẾT KẾ

TRẠM BIẾN ÁP

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

I GIỚI THIỆU VÈ TRẠM BIÉN ÁP

Trạm biển áp là một trong những phần tử quan trọng nhất trong hệ thống điện Nó có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cấp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền tải và cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ Trạm biến áp tăng áp nâng điện áp lên cao để truyền tải đi xa, ngược lại trạm biến áp hạ áp giảm điện

áp xuống thấp thích hợp đế 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 truyền tải, rồi những trung tâm tiếp nhận điện năng (cũng là trạm biến áp) có nhiệm vụ hạ mức điện áp xuống để phù họp với nhu cầu

II PHÂN LOẠI

Trạm biển áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng của trạm Trạm phân phối điện chỉ gồm các thiết bị như: dao cách ly, máy cắt, thanh góp

1 Theo điện áp thì có hai loại:

- Trạm tăng áp: thường đặt ở những nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải đi xa

- Trạm hạ áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ thống truyền tải rồi giảm điện áp xuống cấp thích họp để cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ

2 Theo mức độ quỵ mô của trạm biến áp, người ta chia thành hai loại:

- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực: thường có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho một khu vực phụ tải lớn ở các vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn, Điện áp ở phía sơ cấp thường là 500; 220;

110 kv, điện áp phía thứ cấp thường là 110; 66; 35; 22; 15 kv

- Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương: nhận điện

từ các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư, qua các đường dây phân phối

3 Theo cấu trúc xây dựng thì có hai loại sau:

- Trạm biến ầp ngoài trời: Phù hợp với các trạm khu vực và trạm địa phương có công suất lớn

- Trạm biến áp trong nhà: Phù hợp với các trạm địa phương và các nhà máy

có công suất nhỏ

4 Các thiết bị chính trong trạm biến áp:

4.1 Máy biến áp (MBA): Là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này đến

4.3 Máy biến áp đo lường(BƯ)

- 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

4.4 Dao cách 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 không có dòng hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện

4.5 Máy cắt (MC):

- 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 khí, máy cắt chân không, máy cắt phụ tải

4.6 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 4.7 CP: Dùng để đóng cắt dòng điện vào trạm

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

III NHIỆM VỤ THIÉT KÉ

- Thiết kế phần điện và hệ thống chống sét - nối đất trạm biến áp

220/110/22kV với các thông số sau :

- Có 2 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85, a = 1,1

- Công suất: Smax = 80 x 1.1= 88 ( MVA )

- Đồ thị phụ tải ở cấp 220kV như hình 1.1

2.2: Phụ tải ở 110kV:

- Có 4 đường dây, hệ số công suất cos = 0,8, b=1,2

- Công suất: Smax = 60 x 1.2= 72 ( MVA )

- Đồ thị phụ tải ở cấp 110kV như hình 1.2

2.3: Phụ tải ở 22kV:

- Có 6 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85, c =1,1

- Công suất: Smax = 40 x 1.1= 44 ( MVA )

- Đồ thị phụ tải ở cấp 22kV như hình 1.3

5

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

S110(MVA)

S22(MVA)

Tự dùng (MVA)

Tổng %

0 ……… 2 44 36 22 0.5 102.5 50.1

2 ……… 4 52.8 43.2 26.4 0.5 122.9 63.44……… 6 70.4 43.2 26.4 0.5 140.5 72.3

18 …… 20 79.2 64.8 39.6 0.5 184.1 86.7

20 …… 22 61.6 50.4 30.8 0.5 143.3 70.1

22 …… 24 44 36 22 0.5 102.5 50.1

Hình 1.4.Đồ thị tổng hợp toàn trạm.

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIỂN ÁP

1 GIỚI THIỆU SƠ ĐÒ CẤU TRÚC

- Sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn, tải và

hệ thống điện

- Đối với trạm biến áp nguồn thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đến trạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp đảm nhận

- Khi thiết kế trạm biến áp, sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng quyết định đến toàn thiết kế

- Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:

- Có tính khả thi: tức là có thể chọn được tất cả các thiết bi chính như: máy biến áp, máy cắt cũng có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm

- 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)

- Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai máy biến

áp không cần thiết

- 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 chọn

- Khi thiết kế trạm biến áp ta đưa ra nhiều phương án khả thi trên cơ sở phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án; so sánh điều kiện kỹ thuật - kinh tế rồi chọn phương

án tối ưu, để 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.

II.SƠ ĐÒ CẤU TRÚC TRẠM BIÉN ÁP:

Trạm biến áp là một công trình nhận điện năng bằng một hay nhiều nguồn cung cấp với điện áp cảo 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 thông qua máy biến áp hạ, phần còn lại qua máy biến áp có điện áp phù hợp với phụ tải

1 Phương án 1: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây Phụ tải cấp 22 kv

được lấy từ cuộn hạ của MBA

- Các cấp điện áp cao, trung đều có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy biến

áp tự ngẫu sẽ có nhiều ưu điểm hơn so với máy biến áp ba cuộn dây

-Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cao

cung cấp điện liên tục + Sơ đồ cấu

trúc rõ ràng + Số lượng

máy biến

+Tổn thất điện năng

bé

+Trọng lượng, kích thước bé hơn.

Uc=220 kV

Uh=22 kV

Utd=0.4 kV

Ut=110 kV

Hình 3.1

- Khuyết điểm:

+ Khó chọn máy biến áp có công suất phù họp

+ 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

+ Do mạng cao áp và trung áp trực tiếp nối đất và có sự liên hệ về điện giữa cuộn cao và cuộn trung trong máy biến áp nên phải có chống sét van bố trí ở đầu

vào ra máy biến áp

2 Phương án 2:

Dùng 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kv và 2 máy biến áp hai cuộn dây

110/22 kv

- Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cao

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục

+ Cấu trúc rõ ràng

+ Phù hợp với những nơi vận chuyến khó khăn

-Khuyết điểm

+ Số lượng máy biến áp nhiều, o Giá thành cao

+ Tổn thất điện năng lớn vì cấp 22 kv phải qua hai lần biến áp

+ Độ tin cậy cao

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục

+ Khó chọn được máy biến áp 220/22 kv

4 Phương án 4: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây để tải công suất từ điện

áp cao sang trung và sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp trung sang hạ

Uc =220kv

Utd=0.4 kV

Hình 3.4

- Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cao

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục

I NHẬN XÉT

- Phương án 3 ngoài việc phải sử dụng bốn máy biến áp nó còn có nhược điểm lớn nhất là độ lệch điện áp giữa sơ cấp và thứ cấp lớn (220/22 kV) làm tính khả thi của phương án giảm vì hầu như không chọn được máy biến áp thích họp Neu đặt hàng thì

sẽ làm tăng chi phí và khó thay thế về sau này

- Do đó ta chọn phương án 1, 2 và 4 để tiếp tục tính toán về sau

- 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

Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc điểm 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

* 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, tốn 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 (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 mồi nước, 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 thiết

- Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:

+ Máy biến áp một pha, ba pha

+ 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

Chỉ được ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện

áp 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 làm tăng tổn hao và gây quá tải cho MBA ba cuộn dây Đối với MBA tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này

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 điều kiện vận hành song song 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 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 bản MBA Các tham số này xét trong điều kiện chuẩn được gọi là tham số định mức

II.KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIÉN ÁP:

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 dây bằng 98°-C nhưng không vượt quá 140° c

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 của MBA được cho trong các tài liệu thiết kế

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:

1.1 Dựa vào đồ thị tính toán cực đại, xác định loại và công suất định mức biến áp

s đm , và tính quá tải của nó:

1.2 Xác định hệ số tải bậc một:

K 2 =

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 ki và thời gian

quá tải tính toán t để xác định hệ số quá tải cho phép k 2cp

1.5 So sánh k 2 tính toán với k 2cp Nếu k 2 <k 2cp thì MBA được phép quá tải ứng với chế độ làm việc của nó.

* Phụ tải đẳng trị bậc một được tính theo công thức:

* Phụ tải đẳng trị bậc hai đươc tính theo công thức:

Trong đó:

Si: phụ tải bậc thứ i Ti: thời gian bậc thứ i ni: 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 Si dt Tính Sidt tiến hành

Quá tải sự cố cho phép k 2cp =1,4 nên xem như một hệ số tính toán nào đó, sử dụng khi lựa chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố.

III CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIÉN ÁP:

Sử dụng một trong ba phương án sau:

1 Phương án 1:

Hình 4.1

- Từ đồ thị phụ tải của trạm ta có: s max = 204,5 MVA

- 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 s max = 204,5MVA

K qtsc S đm >204,5 MVA

- Máy biến áp đặt ngoài trời K qtsc =1,4 ; S dm > = 146.07 MVA

- Từ bảng số liệu máy biến áp tự ngẫu ba pha chọn được s dm = 150 MVA

Kiếm tra điều kiện quá tải sự cố cho máy biến áp 150 MVA này:

- Vùng quá tải trên đồ thị phụ tải:

= 854653,78 MVA

K max = = = 1,55

S 2đt = = = 217,9

=> k 2 = = = 0,87

- Vì = = 0,75 < 0,9 nên K2 = 0,9.K max = 0,9 1,55 =1,395 và xác định lại T 2 theo biêu thức: T 2 = = = 19,52

- Vì T 2 = 19,52 giờ > 6 giờ nên để thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố ta nâng công suất máy biến áp lên 250 MVA

- Do máy biến áp tự ngẫu lên 250 MVA > S max =232,5 MVA Nên không cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

- Các thông số của máy biến áp tự ngẫu 250 MVA

Bảng 4.1: Thông số máy biến áp tự ngẫu 250MVA-225±8x1,25%/115/23kV

2 Phương án 2: ( Dùng 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kv và 2 máy biến áp

hai cuộn dây 110/22 kv)

Kiểu Sđm Điện áp UN % I 0 P 0 P N CH Giá

USD (MVA) Cao Trung Hạ C/T C/H T/H (%) (kW) (kW)

250 230 115 23 10,5 32 19 0,05 60 400

- Ta không chọn máy biến áp hai cuộn dây có S đm =150 MVA (vì thời gian quá tải lớn hơn 6 giờ)

- Vậy máy biến áp có S đm = 250 MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố

- Do máy biển áp hai cuộn dây có S đm = 250 MVA > S max = 232,5 MVA Nên

không cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

- Các thông số của máy biến áp ba pha hai cuộn dây 250 MVA

Kiểu Sđm Điện áp UN % I 0 P 0 P N CH Giá

USD (MVA) Cao Trung Hạ C/T C/H T/H (%) (kW) (kW)

ONAF 250 230 115 23 10,5 32 19 0,05 60 400

Bảng 4.2: Thông số máy biến áp ba pha hai cuộn dây

250MVA-225±8x1,25%/115/23kV

Chọn hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22 kV:

- Từ đồ thị phụ tải của 22 kv và tự dùng ta có: S max= 44,5 MVA

- 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 S max = 44,5 MVA.

K qtsc S đm > 44,5 MVA

- Máy biến áp đặt ngoài trời K qtsc =1,4 ; S đm > = 31,78 MVA

- Từ bảng số liệu máy biến áp tự ngẫu ba pha chọn được S đm = 30 MVA

Kiếm tra điều kiện quá tải sự cố cho máy biến áp 30 MVA này:

- Vùng quá tải trên đồ thị phụ tải:

- Vì T 2 = 8,6 giờ > 6 giờ nên để thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố ta nâng công suất máy biến áp lên 60 MVA

- Do máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây lên 60 MVA > S max =44,5 MVA Nên không cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

- Các thông số của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 60 MVA

- Tương tự phương án 1: S đm > 166,07 MVA

- Ta không chọn máy biến áp tự ngẫu dây có S đm =150 MVA (vì thời gian quá tải lớn hơn 6 giờ)

- Vậy máy biến áp có S đm = 250 MVA thỏa mãn các điều kiện quá

tải sự cố

- Do máy biển áp hai tự ngẫu có S đm = 250 MVA > S max = 232,5

MVA Nên không cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

- Các thông số của máy biến áp tự ngẫu dây 250 MVA

Kiểu Sđm Điện áp U N % I 0 P 0 P N CH Giá

USD (MVA) Cao Trung Hạ C/T C/H T/H (%) (kW) (kW)

250 230 115 23 10,5 32 19 0,05 60 400

Bảng 4.4: Thông số máy biến áp tự ngẫu 250MVA-225±8x1,25%/115/23kV

Chọn hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22 kV:

Tương tự phương án 2: S đm > 44,5MVA

- Ta không chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây có S đm = 30 MVA (vì thời gian quá tải lớn hơn 6 giờ)

- Vậy máy biến áp ba pha hai cuộn dây có S đm= 60 MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố

- Do máy biến áp hai cuộn dây có Sđm = 60 MVA > S max = 44,5 MVA Nên không cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

- Các thông số của máy biến áp hai cuộn dây 60 MVA

ONAN 60 115 22 11 0,14 21 150

Bảng 4.5: Thông số máy biến ba pha hai cuộn dây 60MVA-115/23kV

Tổng kết sơ bộ chọn máy biến áp:

1 220/110/22kV 250 Tự ngẫu 3 pha

2 220/110kV ONAF 250 3 pha 2 cuộn dây

110/22kV ONAN 60 3 pha 2 cuộn dây

4 220/110kV 250 Tự ngẫu 3 pha

110/22kV ONAN 60 3 pha 2 cuộn dây

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 nên bao giờ 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 TỒN THẤT 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:

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

+ ∆P 0 : tổn thất không tải

+ ∆ P N : tổn thất ngắn mạch

+ n: số máy biến áp làm việc song song

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

+ s ( : công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian ti

+ T : thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại T max và cos 

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

Hệ số có lợi của MBA từ ngẫu: α=1-

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

+ s,: công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian ti + n: số lượng máy biến áp

+ Si c , Si t , Si h là công suất cuộn cao, trung, hạ ứng vơí thời gian t i + S dm: công suất định mức của máy biến áp

-Khi không có đồ thị phụ tải:

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

1.1 Tổn thất điện năng trong hai máy biến áp từ ngẫu

• Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu 220/110/22 kv

• Từ các thông số của máy biếnoáp tự ngẫu 250 MVA ở Bảng 4.1, ta tính

được:

- Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: α=1- =1- = 0.5

- Tổn thất công suất của các cuộn:

∆PNC=0.5(∆PNCT+- )=∆PNC =0.5(400+- )=200kW

∆PNT=0.5(∆PNCT+-)=∆PNT=0.5(400+-)=200kW

∆PNH=0.5(+)=∆PNH =0.5(+)=1400KW

- Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn cao 220KV

Vì công suất truyền từ cao sang trung sang hạ nên:

- Tổn thất điện năng trong 1 năm của 2 MBA từ ngẫu:

∆Anam= ∆Angay 365=3593,5.365=1311,627 MWh

- Điện năng cung cấp trong 1 ngày đêm:

A ngaydem(1) =A 1 +A 2 +A 3

Trong đó:

1.2 Tổn thất điện năng trong 2 MBA tự dùng:

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

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