Thiết kế hệ thống điện trạm biến áp 22011022kv

Giới thiệu về trạm biến áp: - Hệ thống điện là một bộ phận hệ thống năng lượng bao gồm các máy phát điện, thiết bị phân phối điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện.. Các thiết bị chính

Trang 1

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

Chuyên ngành: Điện công nghiệp

Giảng viên hướng dẫn : Đoàn Thị Bằng Sinh viên thực hiện : Lê Thảo Uyên

TP Hồ Chí Minh, 11/2017

Trang 2

ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

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 Thảo Uyên ; MSSV : 1411020180; Lớp :14DDC03

Ngành : Kỹ Thuật Điện- Điện Tử

Chuyên ngành : Điện Công Nghiệp

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

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

8 Thiết kế phần tự dùng của máy biến áp

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

10 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)

Trang 3

- 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

Trang 4

ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ

THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Phiếu này được dán ở trang đầu tiên của quyển báo cáo ĐA/KLTN)

4 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong

nhóm……):

MSSV: ……1411020180……… Lớp: ……14DDC03………

MSSV: ……1411020180……… Lớp: .…14DDC03………

Chuyên ngành : Cơ-Điện-Điện tử

5 Tên đề tài :

6 Các dữ liệu ban đầu :

7 Các yêu cầu chủ yếu :

8 Kết quả tối thiểu phải có: 1)

2)

3)

Ngày giao đề tài: ……./…… /……… Ngày nộp báo cáo: ……./…… /………

TP HCM, ngày … tháng … năm ………

Giảng viên hướng dẫn chính

Trang 5

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Ngày nay, trong xu thế hội nhập quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa được phát triển rất mạnh mẽ Trong những năm gần đây, nước ta đã đạt được rất nhiều các thành tựu to lớn, tiền đề cơ bản để đưa đất nước bước vào thời kì mới thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa Trong quá trình đó thì ngành điện đã đóng một vai trò hết sức quan trọng, là then chốt, là điều kiện không thể thiếu của ngành sản xuất công nghiệp Ngoài sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội của người dân càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện của các ngành công nông nghiệp và dịch

vụ tăng lên không ngừng theo từng năm, nhu cầu đó không chỉ đòi hỏi về số lượng

mà còn phải đảm bảo chất lượng điện năng Để đảm bảo cho nhu cầu đó chúng ta cần phải thiết kế một hệ thống cung cấp điện đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, an toàn, tin cậy và phù hợp với mức độ sử dụng Do đó đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện

là yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành điện công nghiệp

Đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu biệt thự” là một bước làm

quen của sinh viên ngành điện công nghiệp về lĩnh vực thiết kế cung cấp điện Vì nó

là một đề tài mới và còn khá nhiều vấn đề phức tạp trong quá trình thiết kế Sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy, đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau này

2 Tình hình nghiên cứu:

Trong tình hình kinh tế thị trường nước ta, cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là mở rộng quan hệ quốc tế, có nhiều nhà đầu tư nước ngoài đến với chúng ta Ngay tại Thành phố Hồ Chí Minh đã và đang xây dựng rất nhiều các tòa nhà chung

cư cao tầng, trung tâm thương mại, khu biệt thự cao cấp… Chính vì vậy, vấn đề đặt

ra là chúng ta phải có năng lực thiết kế các hệ thống cung cấp điện một cách bài bản

và đúng quy cách, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành

Trang 6

4 Nhiệm vụ nghiên cứu:

Tìm hiểu, thu thập kiến thức các môn học: hệ thống cung cấp điện, thiết bị điện,

kỹ thuật chiếu sang, an toàn điện Thiết kế hệ thống truyền tải điện, đảm bảo hoạt động truyền tải điện ổn định trên toàn hệ thống Phân tích hoạt động các hoạt

động phân phối và tiêu thụ điện, hệ thống chiếu sang, hệ thống chống sét, hệ thống an

toàn điện Tính toán, thiết kế phát huy hết năng suất và đảm bảo tính năng tối ưu của

thiết bị trong hệ thống và tiết kiệm năng lượng

5 Phương pháp nghiên cứu:

Vận dụng những kiến thức đã học được và tự tìm tòi, học hỏi thêm kiến thức từ các nguồn kiến thức khác như: tài liệu, giáo trình có liên quan, internet… Quan trọng nhất là sự chỉ dẫn và góp ý của giáo viên hướng dẫn Giúp em thu thập và hệ thống kiến thức để em hoàn thành đề tài

Ngoài ra, còn được hỗ trợ từ phần mềm chuyên ngành như: AutoCAD, DIALux…

6 Các kết quả đạt được của đề tài:

- Độ tin cậy cấp điện: đảm bảo được cung cấp điện liên tục nhờ sử dụng máy phát điện

- Chất lượng điện năng: tần số ổn định và điện áp có độ lệch điện áp nằm trong phạm vi ±5% Uđm

- An toàn điện: có tính an toàn cao cho người vận hành, người sử dụng thiết bị và

Trang 7

7 Kết cấu đồ án:

Đồ án này gồm 5 chương:

- Chương 1: Tính toán nhu cầu phụ tải

- Chương 2: Thiết kế trạm biến áp

- Chương 3: Thiết kế chiếu sang

- Chương 4: Lựa chọn dây đẫn và CB

- Chương 5: Thiết kế nối đất – Chọn hệ thống nguồn

Trang 8

PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRẠM

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Giới thiệu về trạm biến áp:

- Hệ thống điện là một bộ phận hệ thống năng lượng bao gồm các máy phát điện, thiết bị phân phối điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện

- Điện năng được sản xuất ở các nhà máy được truyền tải và phân phối đến hộ tiêu thụ bằng dây dẫn Trong quá trình truyền tải điện, có phát sinh ra tổn hao trên đường dây nên trước khi truyền đi xa phải đưa lên điện áp cao để truyền tải và hạ xuống thấp ở điện áp tương ứng để đưa đến phụ tải Do đó, trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện

- Trạm biến áp có nhiệm vụ chính là truyền công suất và biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác tùy theo yêu cầu Trạm biến áp còn là nơi phân phối điện năng đến các phụ tải.

1.2 Phân loại trạm biến áp:

- Trạm phân phối: hay còn gọi là trạm biến áp địa phương, nhận điện từ các trạm biến áp trung gian để cung cấp trực tiếp đến các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư qua các đường dây phân phối.

1.3 Các thiết bị chính trong trạm biến áp:

- Máy biến áp trung tâm (MBA): là thiết bị dùng để truyền tải điện năng từ cấp

điện áp này đến cấp điện áp khác.

Trang 9

- Máy biến dòng: dùng để biến đổi dòng điện ở phía sơ cấp về một giá trị dòng điện

thích hợp ở đầu ra phía thứ cấp Các loại biến dòng: máy biến dòng kiểu một vòng quấn, máy biến dòng kiểu bậc cấp, máy biến dòng thứ tự không, máy biến dòng kiểu bù, máy biến dòng kiểu lắp sẵn.

- Máy biến áp đo lường (BU): dùng biến đổi điện áp về cấp điện áp tương ứng với

thiết bị đo lường tự động

- Dao cách ly (CL): nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa bộ phận đang mang điện và bộ phận cắt điện Dao cách ly chỉ để đóng cắt khi không có dòng điện Dao cách ly được chế tạo với nhiều cấp điện áp khác nhau: 1 pha hay 3 pha, lắp đặt trong nhà và ngoài trời

- Máy cắt (MC): là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1kV) Ngoài nhiệm vụ

đóng cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện Các loại máy cắt: máy cắt ít dầu, máy cắt nhiều dầu, máy cắt không khí, máy cắt chân không, máy cắt tự sinh khí, máy cắt điện từ

- Hệ thống chống sét: bảo vệ trạm chống sóng quá điện áp khí quyển truyền từ

đường dây vào Dùng các thiết bị chống sét van hoặc thiết bị hạn chế quá điện áp đấu vào thanh góp của trạm hoặc đấu vào trực tiếp ngay đầu vào của máy biến

áp

- Sứ đỡ: có tác dụng nâng đỡ, cách điện cho đường dây điện trên không

1.4 Những vấn đề chính khi thiết kế trạm biến áp:

1.4.1 Vị trí đặt trạm biến áp được xác định dựa trên các điều kiện sau:

- An toàn và liên tục cung cấp điện

- Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho dây dẫn vào/ra

- Thao tác, lắp đặt, vận hành, quản lý dễ dàng

- Phòng chống cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn tốt

- Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành/sửa chữa

- Làm tăng tính an toàn cung cấp điện đối với con người

- Tránh được các yếu tố bất lợi của thời tiết gây ra

Vì lý do về kiến trúc, thẩm mỹ, thuận tiện thi công, mỹ quan đô thị, an toàn khi vận hành, xa nơi đông người và điều kiện môi trường nên việc lắp đặt trạm thường không ở đúng vị trí tâm phụ tải mà ta phải tính toán trên bản vẽ.

Trang 10

1.4.2 Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp:

- Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ phải đảm bảo đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép Ngoài ra, còn phải đảm bảo về mặt kinh tế,

an toàn một phương án được xem là hợp lý khi thỏa mãn các yếu cầu sau:

o Đảm bảo chất lượng điện năng

o Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất phụ tải)

o Vốn đầu tư thấp

o An toàn cho người và thiết bị

o Thận tiện sữa chữa, vận hành

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

- Công suất: S max = 80 x 1,1 = 88 ( MVA )

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

Trang 11

2.2: Phụ tải ở 110kV:

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

2.3: Phụ tải ở 22kV:

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

Trong đó các hệ số a,b,c được xác định theo bảng dưới đây tương ứng như sau:

a = số ứng với ký tự đầu trong họ;

b = số ứng với ký tự thứ 2 trong họ;

c = số ứng với ký tự đầu trong tên;

Trang 12

Ví dụ bạn Lê Thảo Uyên sẽ có thông số

a=1,1 ( Vì tương ứng với hệ số của chữ đầu trong họ là L) ;

b=1,35 ( Vì tương ứng với hệ số của chữ thứ 2 trong họ là E);

c=1,25 ( Vì tương ứng với hệ số của chữ chữ đầu trong tên là U)

Thay hệ số a, b, c vào thông số ở trên các bạn sẽ có đề bài đầy đủ cho mỗi sinh viên

Trang 13

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI

2.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp và tính toán lựa chọn máy biến áp

2.2 Đồ thị phụ tải của từng cấp điện áp:

2.2.1 Đồ thị phụ tải của cấp 220kV:

Hình 2.1: Đồ thị phụ tải của cấp 220kV Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 220kV:

Thời gian (h) Từ đến

Công suất phụ tải

S (MVA) P (MW) Q (MVAr) % 0 2 44 37,4 23,17 50 2 4 52,8 44,88 27,81 60 4 6 70,4 59,84 37,08 80 6 8 70,4 59,84 37,08 80 8 10 79,2 67,32 41,72 90 10 12 88 74,8 46,35 100 12 14 88 74,8 46,35 100 14 16 88 74,8 46,35 100 16 18 70,4 59,84 37,08 80 18 20 79,2 67,32 41,72 90 20 22 61,6 52,36 32,45 70 22 24 44 37,4 23,17 50

Trang 14

S (MVA) P (MW) Q (MVAr) % 0 2 37,5 30 22,5 50 2 4 52,5 42 31,5 70 4 6 52,5 42 31,5 70

Trang 15

S (MVA) P (MW) Q (MVAr) % 0 2 23 19,55 12,11 50 2 4 27,6 23,46 14,54 60 4 6 27,6 23,46 14,54 60 6 8 36,8 31,28 19,38 80 8 10 41,4 35,19 21,81 90 10 12 41,4 35,19 21,81 90 12 14 46 39,1 24,23 100 14 16 46 39,1 24,23 100 16 18 41,4 35,19 21,81 90 18 20 41,4 35,19 21,81 90 20 22 32,2 27,37 16,96 70 22 24 23 19,55 12,11 50

Trang 16

2.3 Thiết bị ATS dùng cho máy phát:

2.3.1 Sơ lượt về ATS:

ATS ( Automactic Transfer Switch) là thiết bị dùng để chuyển tải nguồn tự động

từ nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính có sự cố như mất pha, ngược pha, mất nguồn,… ATS sẽ tự động chuyển sang nguồn dự phòng và khi nguồn chính phục hồi bộ ATS sẽ tự động chuyển nguồn trở lại

Tự động gửi tín hiệu đi khởi động máy phát khi : điện lưới mất hoàn toàn, mất pha, điện lưới có điện áp thấp hơn hoặc cao hơn giá trị cho phép ( giá trị này có thể điều chỉnh ), thời gian chuyển nguồn là 5-10s

Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS chờ một khoản thời gian (10-30s) để xác minh nguồn lưới đã ổn định và sẽ chuyển phụ tải sang nguồn lưới Máy phát tự động tắt sau khi chạy làm mát 1 -2 phút

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý có dùng ATS:

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý dùng ATS

Trang 17

CHƯƠNG 3 : SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP

I Giớ thiệu sơ đồ 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

Trang 18

II Sơ đồ cấu trúc trạm biến 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 tự ngẫu 3 cuộn dây Phụ tải cấp 22 kV được lấy

từ cuộn hả của máy biến áp

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

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

Trang 19

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 hai máy biến áp 2 cuộn dây 220/110 kV và hai máy biến áp 2 cuộn dây

110/22kV

- Ưu điểm:

Uc=220 kV

Uh=22 kV

Utd=0.4 kV

Ut=110 kV

Trang 20

 Cấu trúc rõ ràng

 Phù hợp với những nơi vận chuyển khó khan

- Khuyết điểm

 Số lượng máy biến áp nhiều giá thành cao

 Tổn thất điện năng lớn vì cấp 22 kV phải qua 2 lần biến áp

Trang 21

Uh=22 kV

Utd=0.4 kV

Trang 22

Hình 3.2

3 Phương án 3: Dùng hai máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kVvà hai máy biến áp hai cuộn

dây 220/22 kV

- ưu điểm:

 Độ tin cậy cao o Đảm bảo cung cấp điện liên tục o Cấu trúc rõ ràng

 Phụ tải mỗi cấp chỉ qua một lần máy biến áp

Trang 23

 Tổn thất điện năng lớn

 Khó chọn được máy biến áp 220/22 kv

Hình 3.3

4 Phương án 4: Sử dụng hai máy biến áp tự 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 điện áp trung sang hạ

- ưu điểm:

Trang 24

Hình 3.4 III Nhận xét

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

Trang 25

CHƯƠNG 4: CHỌN MÁY BIỂN ÁP ĐIỆN

4.1 Khái niệm chung:

- Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến 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 áp lên điện

áp 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

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

áp hằng năm vẫn rất lớn

4.1.1 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

Trang 26

-

- Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:

o Máy biến áp một pha, ba pha

o Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây

o Máy biến áp có cuộn dây phân chia

o Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha

o Máy biến áp tăng áp, hạ áp

o 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

4.1.2 Hệ thống làm mát máy biến áp:

Có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp làm mát yêu cầu điều kiện vân vận hành nhất định Khi không thực hiện đúng quy định có thể làm tăng nhiệt độ máy biến áp đưa đến giảm tuổi thọ, thậm chí còn có thể làm cháy máy biến áp Làm mát máy biến áp

có các phương pháp sau:

- Làm mát máy biến áp theo quy luật tự nhiên

- Làm mát máy biến áp bằng dầu có thêm quạt để tăng cường khả năng trao đổi

nhiệt và tản nhiệt

- Làm mát máy biến áp bằng phương pháp tuàn hoàn cưỡng bức dầu và có thêm

quạt

- Làm mát máy biến áp bằng dầu nước

- Làm mát máy biến áp kiểu khô.

Trang 27

4.2 Khả năng quá tải của máy biến áp:

4.2.1 Quá tải bình thường (qua 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:

o 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: k 2 = Error!

o Xác định hệ số tải bậc 1: k 1 = Error!

o 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

o 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 k2cp

o So sánh k2 tính toán với k2cp Nếu k2<k2cp 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: S 1đt =

Phụ tải đẳng trị bậc hai đươc tính theo công thức: S 2đt =

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 n2: số bậc trong thời gian quá tải

Trang 28

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 S1đt Tính S1đt tiến hành trong 10 giờ ở trước hay sau cực đại lớn nhất tùy thuộc vào cực đại nhỏ hơn

4.2.2 Qua tải sự cố:

- Đó là quá tải cho phép MBA làm việc với điều kiện 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 nhiệt độ của cuộn dây và dầu của MBA không 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 đổi điểm nóng nhất của cách điện 140 o C

- Quá tải sự cố cho phép k2cp =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

4.3 Các phương án chọn máy biến áp:

Sử dụng 1 trong 3 phương án sau:

4.3.1 Phương án 1:

Hình 4.1: Phương án 1 sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây

Trang 29

Phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để cung cấp cho phụ tải 220 kv, 110

kv và 22 kv, từ chương 2 “Tổng hợp đồ thị phụ tải” ta có:

Hình 4.2: Đồ thị tổng hợp công suất phụ tải của toàn trạm

 Từ đồ thị phụ tải của trạm ta có: Smax = 209 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 Smax = 209 MVA

Kqtsc.Sđm > 209 MVA Máy biến áp đặt ngoài trời Kqtsc =1,4 ; Sđm > 209,14 = 149,28 MVA

Từ bảng số liệu máy biến áp tự ngẫu ba pha chọn được Sdm = 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:

= 501859,6 MVA Kmax = Error!= Error!= 1,39 S2đt = = 501859

6,18 = 166,9

=> k2 = Error!= Error!= 0,66

- Vì Error!= Error!= 0,4 < 0,9 nên K2 = 0,9.Kmax = 0,9 1,39

=1,251 và xác định lại T2 theo biêu thức: T2 = Error! = Error!= 12,76

 Vì T2 = 15,76 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 > Smax =209 MVA Nên không cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

Trang 30

 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

4.3.2 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

Hình 4.3: 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

Chọn hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây 220/110 kV:

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

250 225 115 23 10,5 32 19 0,05 60 400

Trang 31

- Tương tự phương án 1: Sđm > 149,28 MVA

- Ta không chọn máy biến áp hai cuộn dây có Sđm =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 Sđm = 250 MVA > Smax = 209

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

ONAF 250 225 115 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

Trang 32

Hình 4.5: Đồ thị công suất phụ tải của cấp 22kV

- Từ đồ thị phụ tải của 22 kv và tự dùng ta có: Smax = 46,5 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 Smax = 46,5 MVA

Kqtsc.Sđm > 46,5 MVA

- Máy biến áp đặt ngoài trời Kqtsc =1,4 ; Sđm > Error! = 33,21 MVA

- Từ bảng số liệu máy biến áp tự ngẫu ba pha chọn được Sđm = 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:

= 26957,84 MVA Kmax = Error!= Error!= 1,55 S2đt = = 26957

84,16 = 41,04

=> k2 = Error!= Error!= 1,36

- Vì Error!= Error!= 0,91 < 0,93 nên K2 = 0,93.Kmax = 0,93 1,55

=1,441 và xác định lại T2 theo biêu thức: T2 = Error! = Error!= 14,4 giờ

 Vì T2 = 14,4 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 > Smax =44,5 MVA Nên không

Trang 33

cần kiểm tra quá tải của máy biến áp này

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

PN.CH (kW)

Giá USD Cao Hạ

Hình 4.6: Phương án 4 dùng hai máy biến áp tự ngẫu 220/110 kV và hai máy

biến áp ba pha hai cuộn dây 110/22 kV

Chọn hai máy biến áp tự ngẫu ba pha 220/110 kV:

Trang 34

- Tương tự phương án 1: Sđm > 149,28 MVA

- Ta không chọn máy biến áp tự ngẫu dây có Sđm =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 Sđm = 250 MVA > Smax = 209 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

250 225 125 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

Trang 35

 Tương tự phương án 2: Sđm > 46,5MVA

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

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

 Do máy biến áp hai cuộn dây có Sđm = 60 MVA > Smax = 46,5 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

PN.CH (kW)

Giá USD Cao Hạ

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

Trang 36

Tổng kết sơ bộ chọn máy biến áp:

Trang 37

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

Trong đó:

 là tổn thất không tải

 là tổn thất ngắn mạch

 n: là số máy biến áp song song

 t: là thời gian của máy biến áp( giờ )

 là công suất của máy biến áp tương đương với thời gian

 là thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại và

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

Trang 38

 Hệ số có lợi của MBA từ ngẫu:

: hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

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:

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

 : công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian

 : số lượng máy biến áp

 , , là công suất cuộn cao, trung , hạ ứng với thời gian

 : công suất định mức của máy biến áp

- Khi không có đồ thị phụ tải:

Trang 39

III TÍNH TỐN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIÉN ÁP

Trang 40

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 250 MVA ở bảng 4.1, ta tính được:

- Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:

- Tổn thất công suất của các cuộn:

- Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn trung 110kv:

= 37,5 2 2 + 52,5 2 4+ 60 2 2+ 75 2 4+ 67,5 2 2+ 75 2 4+ 60 2 2 + 52,5 2 2 + 37 2 2 = 90600,5

- Dựa vào đồ thị phụ tải cuộn cao 220 kv:

Vì chế độ công suất truyền từ cuộn cao sang trung và hạ nên:

= 61 2 2+ 80,6 2 4+ 97,3 2 2+ 116,9 2 4+ 114 2 2+ 121,5 2 2+ 116,9 2 2

+ 101,9 2 2 + 85 2 2+ 60,5 2 2 = 232409,9

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	2,41 MB