Luận văn thiết kế trạm biến áp 220 110 22 (15) KV luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Luận văn, đồ án tốt nghiệp, đề tài tốt nghiệp, đồ án, thực tập tốt nghiệp, đề tài

Wee tực -Â%⁄£x vin tét nghtife

PHẦN I: THIẾT KẾ PHAN ĐIỆN TRONG TRẠM BIẾN ÁP

Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp

Chương 2: Đồ thị phụ tải

Chương 3: Sơ đồ cấu trúc và các phương án thiết kế

Chương 4: Tính toán chọn máy biến áp

Chương 5: Tính toán tổn thất điện năng

Chương 6: tính toán ngắn mạch

Chương 7: lựa chọn sơ đồ nối điện

Chương 8: chọn máy cắt và dao cách ly

Chương 9: so sánh tính kinh tế kỹ thuật

Chương 10: chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện

Chương 11: Tự dùng trong trạm biến áp

PHAN II : THIET KE CHONG SET VA NOI DAT

Chương 12: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp hệ thống điện

Chương 13: Nối đất trong hệ thống điện

PHẦN III: KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo

Các bản vẽ của luận văn

§ 9 10 17 18 25 26 33 34 40 41 50 51 56 57 70 71 T5

76 102 103 105

106 124 125 135

136

137

Lat me dda Auda van tit nghiép

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, nghành năng lượng nói chung và ngành điện công nghiệp nói

riêng đang giữ vai trò chủ đạo trong công cuộc công nhiệp hóa và hiện đại hóa

đất nước

Để có được nguồn điện phục vụ trong các nghành công nghiệp khác phải

cần rất nhiều khâu phối hợp đồng bộ với nhau từ khâu sản xuất, truyền tải đến

tiêu thụ Trong đó khâu truyền tải có vai trò rất quan trọng

Được sự đông ý của nhà trường, của thấy cô em xin chọn đề tài luận văn

tốt nghiệp là: “ Thiết kế trạm biến áp 220/ 110/22 (15) kv” Do thời gian có hạn

„ chưa đi thực tế nhiều em chắc chắn luận văn của em còn gặp nhiều sai xót, em

kính mong thầy cô và bạn bè cho em nhữntg đóng góp để hòan thiện cuốn luận

văn này cũng như hòan thiện kiến thức của mình để sau này góp phấn công sức

nhỏ bé của mình phục vụ cho bản thân, gia đình và xã hội

Em xin chân thành cám ơn Sinh viện thực hiện

HÒANG VĂN TƯỜNG

PHAN I THIET KE PHAN, DIEN

CHO

TRAM BIEN AP

220/110/22 KV

Cheng I: Ting quan vé tram bién dpe Luan vin Tit Nokiép

CHUONG 1

TONG QUAN VE TRAM BIEN AP

Ngày nay con người đã phát hiện và tạo ra nhiều dạng năng lượng khác

nhau Trong đó điện năng được sử dụng rất phổ biến và thông dụng trong mọi lĩnh vực vì nó có nhiều ưu điểm như dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác,

dễ chuyển tải đi xa với hiệu suất cao và rẻ tiển so với cách loại năng lượng khác như than, xăng, đầu, khí đốt và đặc biệt rất thân thiên với môi trường Vì vậy

điện năng ngày nay giữ một vai trò rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến

các ngành khác như công nghiệp, dịch vụ và nhu cầu sinh hoạt của con người Với những ảnh hưởng to lớn trong xã hội của điện năng do đó ngày nay điện

năng được xem là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự phát triển của một

quốc gia qua các thông số :

Tổng công suất của hệ thống điện

Mức tiêu thụ điện năng trên một đâu người trong một năm

Một hệ thống điện hoàn chỉnh gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây truyền tải điện, mạng phân phối và cuối cùng là các phụ tải điện Trong đó trạm

biến áp giữ vai trò trung gian giữ nguồn và phụ tải Nó có nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, là một khâu quan trọng không thể thiếu

trong hệ thống điện Với sự phát triển khoa học kỹ thuật hiện đại, ngày nay càng

ngày càng có nhiều trạm biến áp với công suất lớn

Những yêu cầu khi thiết kế một trạm biến áp :

Mục tiêu cơ bản là bảo đảm cho các phụ tải luôn có điện và chất lượng tốt

Để phương án thiết kế là hợp lý cần đặt ra các chỉ tiêu sau

-_ Vốn đầu tư nhỏ

Độ tin cậy cung cấp điện cao

Chi phí vận hành hàng năm phải thấp

Chất lượng điện tốt

- _ Vận hành an toàn đối với con người và thiết bị

Để cho phương án vận hành là hợp lý, thì người thiết kế phải chọn trên quan điểm chỉ tiêu phụ thuộc vào từng thời điểm cụ thể Để thiết kế kỹ thuật cho trạm

biến áp cung cấp cho phụ tải cần thực hiện các chỉ tiêu sau :

-_ Xác định nhu cầu phụ tải nhằm đáp ứng nhu câu điện năng cần có để chọn phương án cấp điện

- _ Xác định nguồn cung cấp từ đâu đến, vị trí, công suất, trạm biến áp đang

thiết kế đóng vai trò như thế nào

Chuwng 1: Ting quan vé tham bitin dp Luin van Tét Nghitp

- _ Tính toán kinh tế từng phương án để lựa chọn phương án tốt nhất

Phân loại trạm

a Phận loại theo tính chất :

Trong thiết kế và vận hành mạng điện thường gặp : Trạm phân phối và trạm

biến áp

Trạm phân phối bao gồm : Các thiết bị điện, cầu dao, máy cắt, thanh cái

dùng để nhận điện và phân phối điện cho các phụ tải, các thiết bị này không thể

biến đổi điện năng

Trạm biến áp không những có những thiết bị trên mà còn có những máy biến

áp dùng để biến từ điện áp cao xuống điện áp thấp và ngược lại Do đó người ta

phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ sau :

+ Tram bién 4p tang 4p : La trạm biến áp thường đặt ở các nhà máy điện

với nhiệm vụ biến đổi điện áp ở đầu cực máy phát lên các cấp điện áp cao hơn

thích hợp với hệ thống để truyền tải đi xa

+ Trạm biến áp trung gian : Là trạm biến áp liên lạc giữa hai hay nhiễu cấp

điện áp khác nhau của hệ thống điện

+ Trạm biến áp khu vực : Là trạm biến áp nhận điện từ hệ thống để biến

đổi xuống cấp điện áp phù hợp với nhu cầu sử dụng điện

b Phân loại trạm theo vị trí lắp đặt :

Tùy vào vị trí đặt trạm biến áp ta phẫn thành hai loại trạm : Trạm biến áp

trong nhà và trạm biến áp ngoài trời

+_ Trạm biến áp trong nhà :

- Vì là trạm đặt trong nhà nên trạm không chị ảnh hưởng của môi trường, các

thiết bị điện được bảo vệ chống nắng mưa, ẩm ướt và các tác hại của bụi, hơi ăn

mòn như muối, axít, kiểm

- Về mỹ quan gọn đẹp

- Chiếm ít điện tích xây dựng

Tuy nhiên trạm biến áp trong nhà có nhược điểm như vốn đầu tư cao, thời

gian xây lắp dài, vì vậy trước đây chỉ thực hiện đối với các cấp điện áp từ 22 kV

trở lại và những vùng do điều kiện môi trường không cho phép

+ Trạm biến áp ngoài trời :

Với trạm biến áp đặt ngoài trời có ưu khuyêt điểm ngược lại với trạm đặt

trong nhà

- Chịu tác dụng trực tiếp của môi trường

- Chiếm diện tích xây dựng rất lớn, đây chính là điểu càng ngày càng gây

khó khăn khi đất xây dựng hạn chế

- Thời gian xây dựng nhanh với giá thành thấp

Ở Việt Nam chúng ta hiện nay loại trạm biến áp ngoài trời là phổ biến hơn

cả

“hang 9

Chung 2: Whu edu plu the -~ D8 the phu the tram bitn dps Auiin vin tit ughtép

CHUONG 2 NHU CAU PHU TAI - DO THI PHU TAI TRAM BIẾN ÁP

L NHU CAU PHU TAI:

* Khái niệm phụ tải điện :

Phụ tải điện là các thiết bị hay tập hợp các khu vực gồm nhiều thiết bị sử

dụng điện năng để biến đổi thành các dạng năng lượng khác như quang năng,

nhiệt năng, cơ năng, hoá năng

Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, phụ tải có thể phân loại :

+ Theo tính chất :

- Phụ tải động lực : cung cấp cho các động cơ điện

- Phụ tải chiếu sáng

+ Theo khu vực sử dụng :

- Phụ tải công nghiệp : cung cấp cho khu công nghiệp

- Phụ tải nông nghiệp : cung cấp cho khu vực nông nghiệp

- Phụ tải sinh hoạt : cung cấp cho vùng dân cư

+ Theo mức độ quan trọng :

- Phụ tải loại : Khi mất điện ảnh hưởng đến tính mạng con người, thiệt hại

lớn cho nền kinh tế quốc dân hoặc ảnh hưởng lớn đến chính trị

- Phụ tải loại 2 : Khi mất điện có ảnh hưởng đến nền kinh tế, sản xuất nhưng

không quan trọng như loại l

- Phụ tải loại 3 : Về nguyên tắc có thể mất điện trong thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến các hộ tiêu thụ

* Nhu câu phụ tải :

Việc tính toán thiết kế một trạm biến áp phụ thuộc rất nhiều vào mức độ chính xác của công tác thu thập, phân tích và dự báo nhu câu của phụ tải trong hiện tại cũng như trong tương lai

Nếu việc ước lượng phụ tải quá lớn thì sẽ gây lãng phí Ngược lại nếu ước lượng nhu cầu phụ tải quá nhỏ thì sẽ không đáp ứng được nhu câu cung cấp điện

Vì vậy công tác phân tích và dự báo nhu cầu của phụ tải là rất quan trọng cần

nghiên cứu một cách chu đáo, thông qua một số phương pháp dự báo như :

+ Phương pháp tính hệ số vượt trước

+ Phương pháp tính trực tiếp

+ Phương pháp ngoại suy theo thời gian

+ Phương pháp tương quan

+ Phương pháp đối chiếu

+ Phương pháp chuyên gia

“hang 10

Chung 2: Nhu cau ph thi - DE thé pha the tram bin dp Ludn vin tét nghitpp

Dựa vào các phương pháp này sẽ tính toán dự báo được nhu cầu phụ tải chính

xác hơn và sẽ được biểu diễn thông qua đồ thị phụ tải để phục vụ cho công tác thiết kế trạm biến áp

I DO THI PHU TẢI TRẠM BIẾN ÁP :

1 Khái niệm :

Qui luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi

là đồ thị phụ tải Trục tung của dé thị có thể biểu diễn : công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến ở dạng đơn vị có tên hay ở dạng đơn vị tương đối; còn trục hoành biểu diễn thời gian

Trong thiết kế và vận hành hệ thống điện có 3 đồ thị phụ tải cơ bản :

- Công suất tác dụng P

- Công suất phản kháng Q

- Công suất biểu kiến S

Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất, theo thời gian, theo địa dư :

- Theo công suất : Có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đổ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị phụ tải công suất biểu kiến

- Theo thời gian : Có đồ thị phụ tải năm, đồ thị phụ tải ngày .v.v

- Theo địa dư : Có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy

điện, của trạm biến áp, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ

Đề thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống điện Khi biết 46 thị phụ tải toàn hệ thống có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu, đồ thị phụ tải ngày của nhà máy hay trạm biến áp dùng đế chọn dung lượng máy biến áp, tính toán tổn thất

điện năng trong máy biến áp, chọn sơ đồ nối dây, đồ thị phụ tải năm thường

dùng để xác định điện năng tiêu thụ trong 1 năm, với đồ thị phụ tải cực đại hàng

tháng có thể đưa ra kế hoạch tu sửa thiết bị, khi biết đổ thị phụ tải ngày đêm của

trạm người vận hành có thể chủ động đóng hay cắt bớt máy biến áp để tránh

tình trạng quá tải hay non tải máy biến áp

2.Đồ thị phụ tải của trạm biến áp 220/110/22 KV thiết kế :

Churng 2: Nhu chu phu thé — Dé the pha thé tram bin dpe Luin vain tét ughitp

O = Pog,-18=76.50 x 0.62=47.43 MVAR

P sin = S nin OS P=63 X 0.85 =53.55 MW

O = Pg 180=53.55 x 0.62=33.20 MVAR

Song: =90 (MVA)=100%

Su =63 (MVA)=$.100%=70%

Dựa theo công suất cực đại $ và cực tiểu ÿ _ dựa trên nguyên tắc suy

đoán mức tiêu thụ điện năng theo thời gian, ta có thể lập bảng cân bằng công

suất theo thời gian một cách tương đối như sau :

Cương 2: Nhu cau phu the — Db the phe thé tram biéu ape Audn vin t6t nghtife

O., = Pinux t89=12.96 x 0.72=9.33 MVAR

P rin = 5 win COSP=12.8 x 0.81 =10.37 MW

OQ, = Poin t89=10.37 x 0.72=7.46 MVAR

Snax =16 (MVA)=100%

S„„ =12.8 (MVA)= = 100%=80%

Tương tự như ở cấp 110 KV ta cũng lập được cân bằng công suất theo thời

gian một cách tương đối như sau :

Luin căm tất ughiife

(ưng 2: 2/44 edu plu tht —~ D8 the pha thi tram bibn dp

Cương 2: Nhu cau plu thi — Db thé phy thé tram blén app Muin vin t6t nghtife

Từ các bảng cân bằng công suất theo thời gian của từng cấp điện áp ta có thể

lập được bảng tổng hợp phụ tải của toàn trạm như sau :

Bảng cân bằng công suất theo thời gian toàn trạm

* Góc lệch pha tổng được tinh theo công thức :

(xe 8: 2ÍÁ(« câu pha thé - DS the pha thé tram bién ap Auda van t6t nghiéfe

Churng 3: Se db cdu trie cho tram bién app ~ Cae phutng du thiét be Ludn van tét ughitfe

_ CHUONG 3

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHO TRAM BIEN AP

CAC PHUONG AN THIET KE

đắm nhận 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 đó, hệ thống luôn được xem

là thành phân quan trọng, cấu trúc của trạm biến áp phải luôn luôn giữ liên

lạc chặt chẽ

Khi thiết kế trạm biến áp chọn sơ đổ cấu trúc là phần 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 các thiết bị chính như máy biến áp,

máy cắt điện , Cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành

2 Đảm bảo liên hệ 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 được)

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

lần biến áp không cần thiết

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

5 Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay đổi cấu trúc đã

chọn

Thường một trạm biến áp có thể có nhiều phương án có cấu trúc khác nhau

Để chọn phương án nào cân cân nhắc các khía cạnh sau :

- Số lượng máy biến áp

- Tổng công suất các máy biến áp, tổng vốn đâu tư mua máy biến áp

- Tổn hao điện năng qua các máy biến áp

I.CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ - Sơ ĐỒ CẤU TRÚC CHO TRẠM BIẾN

ÁP 220/110/22 KV :

Trạm biến áp là công trình nhận diện bằng một hay hai nguồn cung cấp với điện áp cao để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc nhỏ hơn điện áp hệ thống Phần công suất được phân phối ở điện áp bằng

“hang (7

(zxs¿ 2: Sa đồ cấu trúc cho tram bién 4£ — (ác #Áương d« tế? ế -đ⁄ậm uăw tốt x2“

điện áp hệ thống không qua máy biến áp ha, phần còn lại thì phải qua máy biến áp hạ để giảm điện áp xuống cho phù hợp với phụ tải

Tùy thuộc vào các cấp điện áp, vào công suất của các phụ tải mà ta có

thể lựa chọn một trong các phương án sau :

Chung 3: Se dé edu trie cho tram bién app — Cae phuang dn thiét te Luin vin Cốt “24/8,

Phương án 3:

- Dùng máy biến áp từ ngẫu nếu điện áp trung lớn hơn hoặc bằng1l10 KV

Ở để tài này thiết kế trạm biến áp có U,.=220 KV, U,=1 10 KV nén ta

dùng máy biến áp từ ngẫu

Chuang 2: Se dé cde trie che tram biin dp — Cae phutng in thitt é “đưậm săn đất «2/22,

* Phân tích phương án để lựa chọn sơ đồ cấu trúc cho trạm :

* Về số lượng máy biến áp :

+ Dùng một máy biến áp khi :

- Phụ tải thuộc loại không quan trọng ; trạm loại này thường được cung

cấp bằng một đường dây từ hệ thống đến

- Trạm này được xây dựng qua hai giai đoạn , trong giai đoạn đầu phụ tải

nhỏ nên chỉ đặt một máy , khi phụ tải ngày càng gia tăng một máy không đủ

tải sẽ đặt thêm máy biến áp thứ hai để đảm bdo cho tram khong bi qua tai

+ Dùng hai máy biến áp : Phương án này thường được sử dụng nhất vì có

tính đảm bảo cao Phương án này được dùng khi :

- Trạm có hai đường dây cung cấp từ hệ thống

- Khi không có máy biến áp công suất lớn phù hợp cho phụ tai

- Không có khả năng vận chuyển và xây lắp máy biến áp loại lớn

+ Dùng ba máy biến áp : Phương án chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt

- Khi không có hai máy biến áp phù hợp

- Trạm biến áp đã được xây dựng , khi phát triển phụ tải mà không có khả năng thay hai máy biến áp mới nên phải đặt thêm máy thứ ba

“hang 20

Chuang 3: Se dé edu trie che tram É(êy á“ — (ác “đu d« (dối đế -“xâx văn tất s40

** Trong trường hợp này khi ta đặt ba máy biến áp thì thường dẫn đến vốn

đầu tư cho trạm tăng lên, tăng diện tích xây dựng , công việc xây lắp sẽ trở

nên phức tạp hơn Mặt khác khi ta dùng máy biến áp ba cuộn dây hay từ ngẫu thì ta không nên dùng ba máy biến áp làm việc song song

1.Phương án 1,2:

Qua máy biến áp giảm dẫn từ trên cao xuống

Phương án này được dùng khi :

-Khi phụ tải ở các cấp điện áp thấp nhỏ hơn phụ tải ở cấp điện áp cao

Sr? Su

- Khi không có máy biến áp ba cuộn dây thích hợp Máy biến áp ba cuộn

đây chỉ chế tạo với điện áp thấp bằng hoặc lớn hơn 6 KV, 10 KV, 22 KV

Phương án này có nhược điểm là máy biến áp cấp một ( điện áp lớn nhất )phải tải cả công suất ở các cấp nối tiếp , do đó phải chọn công suất lớn , tổn hao có thể lớn vì vậy không nên sử dụng khi phụ tải $„ > G

2.Phương án 3,4:

Dùng máy biến áp ba cuộn dây ( hay máy biến áp từ ngẫu nếu điện áp trung lớn hơn hoặc bằng110 KV )

Sử dụng hai máy biến áp ba cuộn dây khi điện áp cao {7/,„= 110 KV ,

U.= 22 KV:35 KV, {7„ >6 KV ; hoặc dùng máy biến áp từ ngẫu khi

L„>220 KV, [J„>110 KV, {7„=10,22, 35, 110 KV

* Ở phương án này ta không nên dùng 3 máy biến áp ba cuộn đây hay từ ngẫu , vì nếu dùng như thế sẽ dẫn đến không tốt khi bố trí thiết bị phân phối điện Khi ta dùng phương án này sẽ có nhiều ưu điểm sau :

- Số lượng máy biến áp chỉ có hai , diện tích xây lắp nhỏ

- Giá thành tương đối thấp

- Tổn hao trong máy biến áp có thể nhỏ hơn ở hai phương án một và ba vì

ở đây không phải qua hai lần biến áp

Tuy phương án này có nhiều ưu điểm nhưng không phải ở bất cứ trường

hợp nào cũng khả thi cả vì :

- Máy biến áp ba cuộn dây chỉ chế tạo với điện áp hạ ƒ7„ >0,6 KV

- Máy biến áp từ ngẫu chỉ chế tạo với điện áp trung {7„>110 KV

[ricer

“hang 21

(ưa 2: Sơ đã cấu bác cÁo trạm điên d2 — ác phurng in thitt bE Luin vin tit nghiip

- Khi công suất lớn thi kích thướt và trọng lượng của máy biến áp cũng lớn,

do đó có thể sẽ dẫn đến việc vận chuyển và xây lắp trở nên khó khăn hơn

- Khi công suất của các cuộn chênh lệch nhau quá nhiễu Thích hợp nhất là

khi phụ tải ở {7„ hoặc {/„ luôn lớn hoặc bằng 20% công suất định mức của

máy biến áp {7„ 220% U amp >» Ur 2=20%U amp

3.Phương án 5 :

Qua các máy biến áp hai cuộn dây để cung cấp cho từng cấp điện áp

thấp

Phương án này có nhược điểm là :

- Tăng số lượng máy biến áp dẫn đến diện tích xây lắp lớn

- Trạm biến áp tách thành hai phần riêng biệt Tuy nhiên phương án này

được sử dụng khi phụ tải ở {7„ và [7„ chênh lệch nhiễu mà không thể dùng

phương án một và hai

Có thể nói rằng phương án này có nhiều hạn chế và ít khi được sử dụng

thiết kế

Đối với trạm này ta tạm không để cập đến phương án này

Kết Luận: Qua những ưu và khuyết điểm như trên của các phương án

thì em thấy ta nên chọn 2 phương án tối ưu nhất là phương án 1 và phương án

3 để ta so sánh về mọi mặt để cuối cùng chọn ra 1 phương án tối ưu nhất :

Phương án 1:

“hang 22

Churng 3: Se dé chu tuie che tram bién dị — (ác pring dn thitt be Luin dn t6t ughitfe

Churng 4: Tink todn chon may bién dp Luin vin t6t nghtife

CHƯƠNG 4

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I KHÁI NIỆM :

Máy biến áp là thiết bị biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp 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 110, 220, 500 KV, Thường qua máy biến áp tăng

từ điện áp máy phát (U„;) lên điện áp tương ứng

Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với

mạng phân phối, ví dụ như 22, 15, 0,4 KV

Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng-giẩm 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 các máy phát điện

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

(AA Mna ) hàng năm vẫn rất lớn

II CHON MAY BIEN AP CHO TRAM 220/110/22 KV :

1.Chọn số lượng và công suất máy biến áp :

Việc lựa chọn máy biến áp và công suất máy biến áp được dựa trên cơ sở kỹ

thuật _ kinh tế cho các giảm áp chính và các trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa

rất quan trọng để xây dựng hợp lý các sơ đô cấp điện

Khi chọn số lượng và công suất máy biến áp cần sử dụng số liệu chỉ phí hàng

năm, vốn đầu tư và chỉ phí vận hành hằng năm Độ tin cậy cung cấp điện, chi

phí kim loại màu và công suất tiêu thụ biến áp là chỉ tiêu quyết định để chọn số

lượng và công suất máy biến áp

Khi thiết kế trạm biến áp cân phải tính đến yêu cầu dự trữ dựa trên các vấn để

sau :

- Phụ tải loại 1 : Cần được cung cấp hai nguồn điện độc lập , trong đó có thể

đảm bảo cung cấp cho các phụ tải loại khác Để đảm bảo tính cung cấp điện

liên tục cho các phụ tải loại này , từ một trạm biến áp ít nhất mỗi phân đoạn

thanh góp phải nối với máy biến áp và công suất của máy biến áp phải được

chọn sao cho một trong chúng bị sự cố thì máy còn lại phải đảm bảo được tính

cung cấp điện liên tục cho các phụ tải

-Phụ tải loại 2 : Cần đảm bảo dự trữ bằng cách đóng tự động hay bằng tay

của người trực ban Khi được cung cấp từ một trạm thì nên có hai máy biến áp,

hoặc đặt một máy thì phẩi có máy dự phòng cho một số trạm với điều kiện việc

thay thế máy biến áp chỉ mất vài giờ trong khoảng thời gian đó ta có thể giới

“hang 24

(xe 4: Tinh todu chon may bién ap Luin udu tét unghie

hạn nguồn cung cấp cho một số phụ tải để tránh tình trạng quá tải ở mức cho

phép của máy biến áp còn lại

-Phụ tải loại 3 : Đối với những phụ tải loại này ta có thể cung cấp từ trạm có

một máy biến áp vì phụ tải loại này không quan trọng lắm

Khi chọn máy biến áp cần phải đảm bảo chế độ hợp lý về tính kỹ thuật , kinh

tế , đấm bảo dự trữ rõ rệt hoặc không rõ rệt thích hợp để cung cấp cho các phụ

tải khi cắt một trạm biến áp Thêm vào đó phụ tải của máy biến áp trong điểu

kiện bình thường ( theo điều kiện phát nóng ) không được làm giảm tuổi thọ của may

Phải dự trù khả năng phát triển phụ tải , để xác định dung lượng máy biến áp cho hợp lý , vì hàng năm đều có sự phát triển phụ tải Do đó , để xét đến khả năng công suất tiêu thụ , nên dự tính khả năng tăng công suất bằng cách thay các máy biến áp có công suất lớn hơn , nghĩa là khả năng đặt máy biến áp lớn hơn một cấp

* Chúng ta đều biết rằng khoảng 70% lượng điện năng sản suất ra được sử dụng trong các xí nghiệp Vì vậy vấn để cấp điện trong lãnh vực công nghiệp có

ý nghĩa rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân , phải đảm bảo ngành kinh tế

quan trọng của đất nước vận hành liên tục Nên việc cung cấp điện và sử dụng

điện hợp lý trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến khả năng khai thác

nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lượng điện năng phát ra

* Ở đây , trong phạm vi yêu cầu của việc thiết kế trạm biến áp cung cấp điện

ở các cấp 220/110/22 KV Xét về khía cạnh điện áp thì việc lựa chọn máy biến

áp từ ngẫu để thiết kế thì có tính hợp lý hơn là chọn máy biến áp ba cuộn dây về

các mặt như : Tổn thất công suất khi vận hành, tiêu hao vật liệu và giá thành ,

kích thướt và trọng lượng , hiệu suất làm việc , tổn thất điện áp và dòng từ hóa ,

điện kháng giữa các cuộn cao áp và trung áp của máy biến áp từ ngẫu nhỏ hơn

hẳn ở máy biến áp ba cuộn dây , do đó việc điều chỉnh điện áp ở máy biến áp từ

ngẫu sẽ đơn giản hơn

* Mặt khác ở ba cấp điện áp 220KV/110KV/22KV đều có phụ tải loại một nên

trạm biến áp được thiết kế nghiêng về tính kỹ thuật Trạm biến áp đảm bảo được tính cung cấp điện một cách liên tục ngay cả khi trạm bị sự cố

* Hai cấp điện áp 220KV và 110KV có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp từ ngẫu

* Do lưới 22KV cũng có trung tính trực tiếp nối đất nên khi dùng máy biến áp

từ ngẫu ta phải tạo trung tính giả Mặt khác nếu dùng máy biến áp ba pha hai cuộn dây thì ở phía 22KV phải đấu sao nối đất

2.Chọn công suất máy biến áp :

Khi chọn máy biến áp ta phải tính đến các khả năng quá tải của máy biến áp,

thông thường ta chọn theo các trường hợp quá tải sau :

“hang 25

Churng 4: Vinh todn chon áy Ếdếx 4£ Ludn van tét nghitfp

+ Quá tải thường xuyên : Là sự quá tải mà nó xảy ra trong một khoảng thời

gian nào đó ; khi đó công suất phụ tải của máy biến áp lớn hơn công suất định

mức của máy biến áp , và khoảng thời gian còn lại thì công suất phụ tải của máy

biến áp nhỏ hơn hay bằng với công suất định mức của máy biến áp

+ Quá tải sự cố : Là sự quá tải cho phép của máy biến áp làm việc trong điều kiện bị sự cố mà không gây ảnh hưởng cho máy Trong tình trạng hai máy biến

áp làm việc song song nếu xảy ra tình trạng một máy bị sự cố thì máy còn lại

phải chịu tải của cả hai máy sẽ dẫn đến tình trạng quá tải nhưng không gây hư

Trong phương án này dùng hai máy biến áp ghép song song nên việc lựa chọn

công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện khi một máy nghỉ máy còn lại

với khả năng quá tải sự cố cho phép

K aise S am 2 S max > Sin 2 Sup

Trong diéu kién nay thi ta không cần xét điều kiện bình thường vì Kes lớn nhất chỉ bằng 1,4 ( khi máy biến áp đặt ngoài trời ) trong khi theo điều kiện bình

` >

thương thì chỉ cần Sant O,5S ous

+ Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây (220/110KV ): B1

Phụ tải toàn trạm có giá trị :

`»

“hang 26

Chuwng ¢ : Vinh tain chan may bib dp Lain vin t6t ughitp

= 90 +16 +0.5

= 106.5 (MVA)

Chọn máy biến áp theo điều kiện :

1065_

- 4" Sins? St=106.5MVASmB= 14 76/07MVA

- Thời gian quá tải không quá 6 giờ liên tục trong 1 ngày , và kéo dài không quá 5 ngày đêm

* Dé thi phụ tải toàn trạm :

(ương 4 : Tink tadn chon may bin dp Luin vin tht ughtip

Căn cứ vào hai điểu kiện trên , dựa vào đồ thị phụ tải như trên ta lắp hai máy biến áp mắc song song 220/110KV , mỗi máy có công suất định mức Sam= 100 MVA, có các thông số kỹ thuật như sau :

- Máy kiểu ONAF, do AEG sản suất

- Cấp điện áp 230/115 KV, 3 pha

- Điện áp ngắn mạch Un =12%

-Tén that khong tai APo-a4 Kw

- Tổn thất ngắn mach APw=310 KW

- Dòng điện không tái 10” =0.35 %

- Don gid 850 000 USD

+ Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây ( 110/22KV ): B2

Căn cứ vào hai điều kiện trên , dựa vào đồ thị phụ tải ta lắp hai máy biến áp

mắc song song 110/22KV , mỗi máy có công suất định mức Sin=16 MVA , CÓ

các thông số kỹ thuật như sau :

- Máy kiểu ONAN, do AEG sản suất

- Đơn giá 300 000 USD

+ Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây ( 22/0,4KV ) : B3

(ương ¢ : Tinh todn chon may ibn dp Luin vin tit aghiépe

- Thời gian quá tải không quá 6 giờ liên tục trong | ngay , va kéo dai không quá 5 ngày đêm

Lắp hai máy biến áp mắc song song 22/0,4KV , mỗi máy có công suất định

mức 4=0,63 MVA., có các thông số kỹ thuật như sau :

Trong phương án này cũng dùng hai máy biến áp ghép song song như ở phương

án 1 nên việc lựa chọn công suất máy biến áp cũng được chọn theo điểu kiện

tương tự Nhưng ở đây ta dùng máy biến áp từ ngẫu ba pha

+ Chọn máy biến áp từ ngẫu ( 220/110/22KV ) : B1

Phụ tải toàn trạm có giá trị :

Chuwng 4: Tink todn chon may bién dp Luin vin t6t «2d

Căn cứ vào hai điều kiện trên , dựa vào đô thị phụ tải ta lắp hai máy biến áp từ ngẫu ba pha mắc song song 220/110/22KV , mỗi máy có công suất định mức

Sm=100 MVA , cé cdc théng sé ky thuat như sau :

- Máy kiểu ATUHTH, do AEG sản suất

- Dòng điện không tải 6” =0.5 %

+ Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây (22/0,4KV ) : B3

ưng Õ + “2u tấu tất điệu nding trong may bién dpe Audn van Cốt xo4¿ô£

CHƯƠNG 5

TINH TON THAT DIEN NANG TRONG MAY BIEN AP

I KHÁI NIỆM :

Bất kỳ một thiết bị điện nào khi vận hành cũng bị tổn hao một phần năng

lượng , và đối với máy biến áp cũng thế Khi máy biến áp vận hành bản thân nó

tiêu thụ một lượng công suất (APs) gọi là tổn thất qua máy biến áp Tổn hao

năng lượng trong máy biến áp thường cũng như trong máy biến áp từ ngẫu đều bao gồm hai thành phần sau :

- Thành phần không đổi : Là thành phần không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất công suất lúc không tải Đó là tổn thất trong lõi thép

- Thành phần có thay đổi : Là thành phần phụ thuộc vào phụ tải của máy biến

áp , đó là tổn thất trong cuộn dây của máy biến áp Khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất này bằng tổn thất công suất khi ngắn

mạch

II CÔNG THỨC TÍNH TOÁN :

a/Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn đây :

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

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 t

- Khi đồ thị phụ tải có dạng bậc thang thì tổn thất điện năng của máy biến áp

3 pha 2 cuộn dây trong 1 ngày được tính theo công thức sau :

A

dm

b/Tén that dién nang trong máy biến áp từ ngẫu :

Để xác định tổn thất trong máy biến áp loại này ta phải xác định được tốn

thất trong từng cuộn dây ứng với phụ tải trong lưới điện

Cuộn hạ và cuộn chung của máy biến áp từ ngẫu chỉ tính toán chế tạo với œ lần công suất định mức của máy biến áp

`

Do đó , khi tính tổn thất có thể sử dụng các biểu thức của máy biến áp ba

cuộn dây , nhưng thay tỉ lệ công suất giữa các cuộn cao , trung , hạ là 100/100/œ

Trong đó œ là hệ số có lợi của máy biến áp từ ngẫu

- Tổn thất trong các cuộn dây cao-trung-hạ của máy biến áp tự ngẫu :

“hang 31