Luận văn tốt nghiệp: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22011022 kV

MỤC LỤC Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1. Giới thiệu chung hệ thống điện nước ta .......................................................1 1.2. Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp ...............................................................2 1.2.1. Khái niệm ..............................................................................................2 1.2.2. Phân loại ................................................................................................2 1.2.3. Một số thiết bị sử dụng trong trạm..........................................................3 1.3. Đồ thị phụ tải................................................................................................3 1.4. Yêu cầu của đề bài........................................................................................4 Chương 2 CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM BIẾN ÁP 2.1. Khái quát về sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp................................................6 2.2. Các phương án lựa chọn sơ đồ cấu trúc trạm biến áp ....................................6 2.2.1. Trường hợp 1: cấu trúc trạm sử dụng một MBA (ba cuộn dây hoặc tự ngẫu) hoặc hai MBA hai cuộn dây...............................................................6 2.2.2. Trường hợp 2: cấu trúc trạm sử dụng hai MBA song song......................7 2.2.2.1. Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu...................................8 2.2.2.2. Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA 3 cuộn dây .............................8 2.2.3. Trường hợp 3: trạm biến áp sử dụng nhiều hơn 2 MBA song song .........9 2.2.3.1. Phương án 3: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, T – H).........9 2.2.3.2 Phương án 4: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, C – H) .........9 Chương 3 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 3.1. Tổng quan .................................................................................................. 11 3.1.1. Khái niệm về máy biến áp .................................................................... 11 3.1.2. Quá tải của MBA ................................................................................ 12 3.2. Chọn MBA cho các phương án................................................................... 14 3.2.1 Số liệu ban đầu...................................................................................... 14 3.2.2. Tính toán cụ thể ................................................................................... 18 Chương 4 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 4.1. Giới thiệu sơ lược về tổn thất điện năng .................................................... 28 4.1.1. Khái quát.............................................................................................. 28 4.1.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp................................................... 28 4.2. Tính toán tổn thất cụ thể cho từng phương án ............................................. 31 4.2.1. Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu....................................... 31 4.2.2. Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA ba cuộn dây................................ 32Mục lục SVTH: Nguyễn Đăng Khởi ii 4.2.3. Phương án 3: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, T – H) ...... 33 4.2.4. Phương án 4: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, C – H)...... 33 Chương 5 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 5.1. Giới thiệu ................................................................................................... 35 5.1.1. Khái niệm chung về tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện .............. 35 5.1.2. Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch .............................................. 35 5.1.3. Các giả thiết để tính toán ngắn mạch .................................................... 36 5.1.4. Trình tự tính toán dòng điện ngắn mạch 3 pha...................................... 36 5.2. Tính toán cụ thể cho các phương án đã chọn............................................... 38 5.2.1. Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu....................................... 38 5.2.2. Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA ba cuộn dây................................ 42 5.2.3. Phương án 3: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, T – H) ...... 43 5.2.4. Phương án 4: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, C – H)...... 46 Chương 6 TÍNH DÒNG BÌNH THƯỜNG – DÒNG CƯỠNG BỨC 6.1. Khái niệm chung ........................................................................................ 49 6.2. Tính toán cụ thể cho các phương án............................................................ 50 6.2.1. Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu....................................... 50 6.2.2. Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA ba cuộn dây................................ 52 6.2.3. Phương án 3: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, T – H) ...... 54 6.2.4. Phương án 4: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, C – H)...... 56 Chương 7 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 7.1. Khái niệm................................................................................................... 58 7.2. Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản .................................................................. 58 7.2.1. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn ........................................ 59 7.2.2. Sơ đồ hai hệ thống thanh góp ............................................................... 59 7.3. Chọn sơ đồ nối điện ứng với các phương án ............................................... 60 7.3.1. Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu....................................... 61 7.3.2. Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA ba cuộn dây................................ 62 7.3.3. Phương án 3: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, T – H) ...... 63 7.3.4. Phương án 4: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, C – H)...... 64 Chương 8 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ DẪN ĐIỆN 8.1. Máy cắt điện............................................................................................... 65 8.1.1. Cơ sở lựa chọn ..................................................................................... 65 8.1.2. Lựa chọn cụ thể.................................................................................... 67 8.2. Dao cách ly................................................................................................. 72 8.2.1. Cơ sở lựa chọn ..................................................................................... 72 8.2.2. Lựa chọn cụ thể.................................................................................... 72Mục lục SVTH: Nguyễn Đăng Khởi iii 8.3. Chọn thanh góp .......................................................................................... 75 8.3.1. Cơ sơ lựa chọn .................................................................................. 75 8.3.2. Lựa chọn cụ thể................................................................................. 77 8.4. Máy biến dòng điện (BI)............................................................................. 83 8.4.1. Cơ sở lựa chọn ..................................................................................... 83 8.4.2. Lựa chọn cụ thể.................................................................................... 85 8.5. Máy biến điện áp (BU) ............................................................................... 88 8.5.1. cơ sở lựa chọn ...................................................................................... 88 8.5.2. Lựa chọn cụ thể.................................................................................... 88 8.6. Sứ cách điện ............................................................................................... 91 8.6.1. Cơ sở lựa chọn ..................................................................................... 91 8.6.2. Lựa chọn cụ thể.................................................................................... 92 8.7. Cáp điện lực ............................................................................................... 94 8.7.1. Cơ sở lựa chọn ..................................................................................... 94 8.7.2. Lựa chọn cụ thể.................................................................................... 95 8.8. Chống sét van........................................................................................... 101 8.8.1. Cơ sở lựa chọn ................................................................................... 101 8.8.2. Các cách đặt chống sét van................................................................. 102 8.8.3. Lựa chọn cụ thể.................................................................................. 103 Chương 9 SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 9.1. Giới thiệu chung....................................................................................... 104 9.2. Về kinh tế 9.1.1. Tính toán vốn đầu tư của thiết bị (V).................................................. 106 9.1.2. Tính phí tổn vận hành hằng năm (P)................................................... 106 9.1.3. Tính toán cụ thể ................................................................................. 107 9.2. Về kỹ thuật............................................................................................... 111 9.3. Kết luận.................................................................................................... 111 Chương 10 TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP 10.1. Khái niệm............................................................................................... 112 10.2. Sơ đồ tự dùng của trạm biến áp............................................................... 112 10.3. Chọn công suất máy biến áp tự dùng ...................................................... 113 10.3.1. MBA tự dùng chính.......................................................................... 113 10.3.2. MBA tự dùng dự phòng ................................................................... 113 10.4. Chọn MBA tự dùng cụ thể cho trạm ....................................................... 113 10.5. Tính toán ngắn mạch cho cấp 0,4 kV...................................................... 115 10.6. Chọn cáp và CB hạ áp ............................................................................ 115Mục lục SVTH: Nguyễn Đăng Khởi iv 10.6.1. Chọn cáp từ MBA đến tủ tự dùng..................................................... 115 10.6.2. Chọn CB hạ áp................................................................................. 117 Chương 11 CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 11.1. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp ................................... 118 11.2. Bảo vệ bằng cột thu sét........................................................................... 119 11.2.1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét................................................... 119 11.2.2. Hai cột thu sét .................................................................................. 120 11.2.3. Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét ................................................ 121 11.3. Thiết kế chống sét đánh trực tiếp cho trạm bằng cột thu sét .................... 122 11.4. Bảo vệ chống sét đường dây tải điện ...................................................... 128 11.4.1. Phạm vi bảo vệ dây chống sét .......................................................... 129 11.4.2. Phạm vi bảo vệ của hai đường dây chống sét.................................... 130 Chương 12 NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 12.1. Khái niệm............................................................................................... 131 12.2. Cách thực hiện nối đất ............................................................................ 132 12.2.1. Nối đất tự nhiên (Rtn)........................................................................ 132 12.2.2. Nối đất nhân tạo (Rnt)....................................................................... 132 12.3. Các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật khi thiết kế hệ thống nối đất cho trạm và đường dây tải điện ................................................................................... 133 12.4. Tính toán thiết kế nối đất cho trạm biến áp ............................................ 133 12.4.1. Tính toán nối đất tự nhiên................................................................. 134 12.4.2. Tính toán nối đất nhân tạo ................................................................ 135 Phụ lục ........................................................................................................... 136 Kết luận Tài liệu tham khảoLỜI NÓI ĐẦU Chúng ta biết rằng đất nước ta đang tiến hành công nghiệp hoá để hiện đại hoá. Trong công nghiệp hoá thì điện khí hoá là nhiệm vụ rất quan trọng, vì thế sẽ tiến tới toàn dân đều có điện dùng, một lưới điện chằng chịt sẽ bao phủ từ Bắc đến Nam phục vụ cho sản xuất và đời sống. Nhà máy điện và trạm biến áp là các khâu không thể thiếu được trong lưới điện đó. Cùng với sự phát triển của đất nước, nhu cầu sử dụng điện dân dụng và công nghiệp của cả nước rất lớn, đòi hỏi hệ thống điện phải đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển đó. Điện năng là một dạng năng lượng ngày nay rất phổ biến. Cùng với đà phát triển của đời sống xã hội, điện năng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, giữ vai trò rất quan trọng trong giai đoạn phát triển hiện nay. Có thể nói mọi lĩnh vực, mọi ngành nghề trong sản xuất và đời sống đều liên quan đến ngành công nghiệp điện. Điện năng được sử dụng rộng rãi, thuận tiện trong đời sống và sản xuất là bởi vì điện có thể truyền tải đi xa, nhanh, hiệu suất cao và dễ dàng biến đổi thành các dạng năng lượng khác. Chính vì vậy, nhiều nhà máy điện cũng như trạm biến áp công suất lớn đã được xây dựng để đáp ứng tốc độ phát triển mạnh mẽ đó. Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành trạm biến áp sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung và hệ thống điện nói riêng. Nội dung luận văn bao gồm 12 chương: Chương1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp Chương 2: Chọn sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp Chương 3: Chọn máy biến áp Chương 4: Tính toán tổn thất điện năng Chương 5: Tính toán ngắn mạch Chương 6: Tính dòng bình thường dòng cưỡng bức Chương 7: Sơ đồ nối điện Chương 8: Chọn khí cụ điện và các thiết bị dẫn điện Chương 9: So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án và chọn phương án tối ưu Chương 10: Tự dùng trong trạm biến áp Chương 11: Chống sét Chương 12: Nối đất cho trạm biến áp Do đây mới là lần đầu tiên thực hiện một đề tài có qui mô lớn như vậy, do hạn chế về nhiều mặt, chủ yếu là hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm thực tế vàthời gian thực hiện đề tài nên khó tránh những thiếu sót. Mong các quí thầy cô góp ý để nội dung của luận văn được hoàn thiện hơn. Cần Thơ, tháng 12 năm 2005 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đăng KhởiChương 1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp SVTH: Nguyễn Đăng Khởi 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điện nước ta Hệ thống điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống năng lượng bao gồm các nhà máy điện, mạng truyền tải điện và hộ sử dụng điện. + Nhà máy điện: có nhiệm vụ biến đổi các năng lượng khác nhau (nhiệt năng, thuỷ năng, hoá năng) thành điện năng. + Mạng điện (đường dây dẫn điện, trạm biến áp) có nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ sử dụng điện. + Hộ sử dụng điện: có nhiệm vụ biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng (nhiệt năng, quan năng…) theo yêu cầu. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, ưu tiên xây dựng đầu tư và phát triển hệ thống điện nhưng Việt Nam vẫn còn là một trong những nước có các chỉ tiêu về điện năng vào loại thấp trên thế giới. Hiện nay, nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau: + Cấp cao áp:  500 kV – dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba miền Bắc, Trung, Nam.  220 kV – dùng cho mạng điện khu vực.  110 kV – dùng cho mạng phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn. + Cấp trung áp:  22 kV – dùng cho mạng điện địa phương, cung cấp cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cư. + Cấp hạ áp:  380220 V – dùng trong mạng hạ áp, trung tính nối đất trực tiếp. Do lịch sử hiện nay ở nước ta cấp trung áp còn dùng các cấp điện áp là 66, 35, 15, 10 và 6 kV. Nhưng trong tương lai các cấp điện áp nêu trên sẽ được cải tạo để thống nhất thành cấp điện áp 22 kV. Tuy có nhiều cấp điện áp khác nhau nhưng khi thiết kế, chế tạo và vận hành, thiết bị điện được chia làm hai loại cơ bản: + Thiết bị điện hạ áp có U 1000 V. + Thiết bị điện cao áp có U > 1000 V. Nguồn cung cấp cho trạm biến áp thường được lấy từ lưới hệ thống. Lưới hệ thống là một tập hợp gồm các đường dây truyền tải, các trạm biến áp khu vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành hệ thống điện. Hệ thống điện được phân chia thành: + Lưới hệ thống (220 kV đến 500 kV). + Lưới truyền tải (35, 110, 220 kV). + Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV). + Lưới phân phối hạ áp (220, 380 V). Trong đó điện áp 35 kV có thể dùng cho lưới truyền tải và lưới phân phối.Chương 1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp SVTH: Nguyễn Đăng Khởi 2 1.2. Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp 1.2.1. Khái niệm Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng trong hệ thống điện. Trạm biến áp là nơi biến đổi năng lượng điện từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Thông thường khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đi xa để giảm tổn thất điện năng người ta nâng cấp điện áp lên cao và khi đến gần tải tiêu thụ thì giảm cấp điện áp xuống. Các trạm có nhiệm vụ nối các đường dây với các cấp điện áp khác nhau trong cùng hệ thống và trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ. 1.2.2. Phân loại trạm biến áp Phụ thuộc vào mục đích có thể phân loại trạm biến áp theo các cách khác nhau: Theo điện áp chia thành trạm biến áp tăng, trạm biến áp giảm: + Trạm biến áp tăng là trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp. Đây thường là các trạm biến áp của các nhà máy điện tập trung điện năng của các máy phát điện để phát về hệ thống và phụ tải ở xa. + Trạm biến áp hạ là các trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp. Đây thường là các trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống để phân phối cho phụ tải. Theo chức năng chia thành trạm biến áp trung gian và trạm biến áp phân phối: + Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn (500, 220, 110 kV) để liên lạc với các phụ tải có điện áp khác nhau (220, 110, 22, 15 kV) của trạm biến áp phân phối. + Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương: trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng, khu dân cư, trường học… Phía sơ cấp thường là 35 kV, 15 kV, 10 kV, 6 kV, còn phía thứ cấp có các loại điện áp 220127 V, 380220 V hoặc 660 V. Theo cấu trúc chia thành trạm biến áp trong nhà và trạm biến áp ngoài trời: + Trạm biến áp trong nhà: đây là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị điện cao, hạ áp và MBA đều được đặt trong nhà máy bằng. Nhà được xây thành nhiều ngăn để tiện thao tác, vận hành cũng như tránh sự cố lan tràn từ phần này sang phần khác. Loại trạm này thường gặp ở các trạm biến áp phân xưởng hoặc các trạm biến áp của các khu vực trong thành phố. + Trạm biến áp ngoài trời: ở trạm này các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẳn chuyên dùng để phân phối phần hạ áp. Xây dựng trạm ngoài trời sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà. Ngoài các loại trạm biến áp kể trên trong hệ thống điện còn có các trạm đóng cắt điện (trạm không có máy biến áp), trạm nối (làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai hệ thống có tần số khác nhau), trạm chỉnh lưu (biến dòng điện xoay chiều thành mộtChương 1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp SVTH: Nguyễn Đăng Khởi 3 chiều) và trạm nghịch lưu (biến dòng một chiều thành xoay chiều) để phục vụ cho việc tải điện đi xa bằng dòng điện một chiều. 1.2.3. Một số thiết bị sử dụng trong trạm biến áp Ngoài ra, ở các phía cao của trạm biến áp có các thiết bị phân phối (TBPP) tương ứng: TBPP cao áp và TBPP hạ áp. TBPP có nhiệm vụ nhận điện năng từ một nguồn cung cấp và phân phối điện đi nơi khác qua các đường dây điện. Trong TBPP có các khí cụ điện đóng cắt, điều khiển, bảo vệ và đo lường Máy cắt điện: là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như MBA, đường dây… trong lúc làm việc bình thường cũng như khi có sự cố (ngắn mạch). Dao cách ly: là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy để đảm bảo an toàn khi sửa chữa MBA, máy cắt, đường dây… Máy cắt phụ tải: là khí cụ điện chỉ đóng cắt được dòng điện trong chế độ làm việc bình thường, không có khả năng đóng cắt dòng ngắn mạch. Cầu chì: là khí cụ dùng để cắt mạch điện khi ngắn mạch và khi quá tải trong mạch hình tia. Cầu chì tự rơi: thực chất là cầu chì nhưng có cấu tạo đặc biệt, khi cắt sẽ cắt luôn dao cách ly. Máy biến dòng điện: biến đổi dòng điện trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện tương ứng với thiết bị đo lường, tự động bảo vệ rơle và cách ly với mạng cao áp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tiêu chuẩn hoá các thiết bị đo lường tự động… Máy biến điện áp: biến đổi điện áp cao về điện áp thấp, cũng phục vụ cho đo lường tự động… Dây dẫn là dây mềm, tiết diện tròn có thể dùng một hay nhiều sợi phụ thuộc vào dòng điện. Thanh dẫn là thanh cứng, tiết diện hình chữ nhật, hình tròn rỗng… có thể dùng một hoặc hai thanh ghép chặt nhau phụ thuộc vào dòng điện. Cáp điện lực: là dây dẫn mềm được bọc cách điện theo điện áp định mức. 1.3. Đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải là hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa công suất phụ tải (P, Q, S) theo thời gian t: S = f(t) P = f(t) Q = f(t) Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất, theo thời gian, theo địa dư. Khi phân loại theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị công suất biểu kiến. Theo thời gian phân loại có đồ thị phụ tải năm, đồ thị phụ tải ngày, v.v… Theo địa dư có phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện hay của trạm biến áp, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ…Chương 1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp SVTH: Nguyễn Đăng Khởi 4 Đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống điện. Khi biết đồ thị phụ tải toàn hệ thống điện 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 để chọn dung lượng máy biến áp (MBA), tính toán tổn thất điện năng trong MBA, chọn sơ đồ nối dây…Với đồ thị phụ tải cực đại hàng tháng có thể đưa ra kế hoạch tu sửa thiết bị, v.v… Do đó, việc thu nhập số liệu ban đầu là rất quan trọng trong việc thiết kế trạm biến áp, đặc biệt là đồ thị phụ tải. Nếu việc ước lượng phụ tải quá lớn thì tất nhiên sẽ gây lãng phí, vốn đầu tư bị ứ đọng. Ngược lại, nếu ước lượng phụ tải quá nhỏ thì sẽ không đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện. Vì thế, việc phân tích kỹ lưỡng đồ thị phụ tải sẽ giúp cho người thiết kế có hướng đi chính xác trong việc lựa chọn phương án tối ưu vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế trong việc thiết kế trạm biến áp. 1.4 Yêu cầu của đề bài Thiết kế trạm biến áp 22011022 kV với các yêu cầu: Thiết kế phần điện Thiết kế nối đất chống sét cho trạm Các bản vẽ liên quan. Các số liệu đề bài: Thông số của hệ thống: + Công suất của hệ thống: SHT = 6000 MVA + Hệ thống đến trạm bằng hai đường dây với chiều dài 60 kmdây + Trở kháng của hệ thống: 0,32 Ωkm. + Toàn bộ đường dây vào trạm được bảo bằng dây chống sét TK70 Số liệu phụ tải: + Cấp 110 kV:  Công suất cực đại: Pmax = 60 MVA  Hệ số cosφ = 0,76  Số phát tuyến: 4  Đồ thị phụ tải:

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

220/110/22 kV

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Đào Minh Trung Nguyễn Đăng Khởi (MSSV:1010867)

Ngành Kỹ thuật Điện - Khoá 27

Tháng 12/2005

Trang 2

Mục lục

MỤC LỤC

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Giới thiệu chung hệ thống điện nước ta 1

1.2 Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp 2

1.2.1 Khái niệm 2

1.2.2 Phân loại 2

1.2.3 Một số thiết bị sử dụng trong trạm 3

1.3 Đồ thị phụ tải 3

1.4 Yêu cầu của đề bài 4

Chương 2 CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM BIẾN ÁP 2.1 Khái quát về sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp 6

2.2 Các phương án lựa chọn sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 6

2.2.1 Trường hợp 1: cấu trúc trạm sử dụng một MBA (ba cuộn dây hoặc tự ngẫu) hoặc hai MBA hai cuộn dây 6

2.2.2 Trường hợp 2: cấu trúc trạm sử dụng hai MBA song song 7

2.2.2.1 Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu 8

2.2.2.2 Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA 3 cuộn dây 8

2.2.3 Trường hợp 3: trạm biến áp sử dụng nhiều hơn 2 MBA song song 9

2.2.3.1 Phương án 3: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, T – H) 9

2.2.3.2 Phương án 4: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, C – H) 9

Chương 3 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 3.1 Tổng quan 11

3.1.1 Khái niệm về máy biến áp 11

3.1.2 Quá tải của MBA 12

3.2 Chọn MBA cho các phương án 14

3.2.1 Số liệu ban đầu 14

3.2.2 Tính toán cụ thể 18

Chương 4 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 4.1 Giới thiệu sơ lược về tổn thất điện năng 28

4.1.1 Khái quát 28

4.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 28

4.2 Tính toán tổn thất cụ thể cho từng phương án 31

4.2.1 Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu 31

4.2.2 Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA ba cuộn dây 32

Trang 3

Mục lục

4.2.3 Phương án 3: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, T – H) 33

4.2.4 Phương án 4: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, C – H) 33

Chương 5 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 5.1 Giới thiệu 35

5.1.1 Khái niệm chung về tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện 35

5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 35

5.1.3 Các giả thiết để tính toán ngắn mạch 36

5.1.4 Trình tự tính toán dòng điện ngắn mạch 3 pha 36

5.2 Tính toán cụ thể cho các phương án đã chọn 38

Chương 6 TÍNH DÒNG BÌNH THƯỜNG – DÒNG CƯỠNG BỨC 6.1 Khái niệm chung 49

6.2 Tính toán cụ thể cho các phương án 50

Chương 7 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 7.1 Khái niệm 58

7.2 Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản 58

7.2.1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn 59

7.2.2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp 59

7.3 Chọn sơ đồ nối điện ứng với các phương án 60

Chương 8 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ DẪN ĐIỆN 8.1 Máy cắt điện 65

8.1.1 Cơ sở lựa chọn 65

8.1.2 Lựa chọn cụ thể 67

8.2 Dao cách ly 72

Trang 4

Mục lục

8.3 Chọn thanh góp 75

8.3.1 Cơ sơ lựa chọn 75

8.4 Máy biến dòng điện (BI) 83

8.5 Máy biến điện áp (BU) 88

8.5.1 cơ sở lựa chọn 88

8.6 Sứ cách điện 91

8.7 Cáp điện lực 94

8.8 Chống sét van 101

8.8.2 Các cách đặt chống sét van 102

Chương 9 SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 9.1 Giới thiệu chung 104

9.2 Về kinh tế 9.1.1 Tính toán vốn đầu tư của thiết bị (V) 106

9.1.2 Tính phí tổn vận hành hằng năm (P) 106

9.1.3 Tính toán cụ thể 107

9.2 Về kỹ thuật 111

9.3 Kết luận 111

Chương 10 TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP 10.1 Khái niệm 112

10.2 Sơ đồ tự dùng của trạm biến áp 112

10.3 Chọn công suất máy biến áp tự dùng 113

10.3.1 MBA tự dùng chính 113

10.3.2 MBA tự dùng dự phòng 113

10.4 Chọn MBA tự dùng cụ thể cho trạm 113

10.5 Tính toán ngắn mạch cho cấp 0,4 kV 115

10.6 Chọn cáp và CB hạ áp 115

Trang 5

Mục lục

10.6.1 Chọn cáp từ MBA đến tủ tự dùng 115

10.6.2 Chọn CB hạ áp 117

Chương 11 CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 11.1 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 118

11.2 Bảo vệ bằng cột thu sét 119

11.2.1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét 119

11.2.2 Hai cột thu sét 120

11.2.3 Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét 121

11.3 Thiết kế chống sét đánh trực tiếp cho trạm bằng cột thu sét 122

11.4 Bảo vệ chống sét đường dây tải điện 128

11.4.1 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 129

11.4.2 Phạm vi bảo vệ của hai đường dây chống sét 130

Chương 12 NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 12.1 Khái niệm 131

12.2 Cách thực hiện nối đất 132

12.2.1 Nối đất tự nhiên (Rtn) 132

12.2.2 Nối đất nhân tạo (Rnt) 132

12.3 Các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật khi thiết kế hệ thống nối đất cho trạm và đường dây tải điện 133

12.4 Tính toán thiết kế nối đất cho trạm biến áp 133

12.4.1 Tính toán nối đất tự nhiên 134

12.4.2 Tính toán nối đất nhân tạo 135

Phụ lục 136 Kết luận

Tài liệu tham khảo

Trang 6

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta biết rằng đất nước ta đang tiến hành công nghiệp hoá để hiện đại hoá Trong công nghiệp hoá thì điện khí hoá là nhiệm vụ rất quan trọng, vì thế sẽ tiến tới toàn dân đều có điện dùng, một lưới điện chằng chịt sẽ bao phủ từ Bắc đến Nam phục vụ cho sản xuất và đời sống

Nhà máy điện và trạm biến áp là các khâu không thể thiếu được trong lưới điện đó Cùng với sự phát triển của đất nước, nhu cầu sử dụng điện dân dụng và công nghiệp của cả nước rất lớn, đòi hỏi hệ thống điện phải đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển đó Điện năng là một dạng năng lượng ngày nay rất phổ biến Cùng với đà phát triển của đời sống xã hội, điện năng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, giữ vai trò rất quan trọng trong giai đoạn phát triển hiện nay Có thể nói mọi lĩnh vực, mọi ngành nghề trong sản xuất và đời sống đều liên quan đến ngành công nghiệp điện Điện năng được sử dụng rộng rãi, thuận tiện trong đời sống và sản xuất là bởi vì điện có thể truyền tải đi xa, nhanh, hiệu suất cao và dễ dàng biến đổi thành các dạng năng lượng khác

Chính vì vậy, nhiều nhà máy điện cũng như trạm biến áp công suất lớn đã được xây dựng để đáp ứng tốc độ phát triển mạnh mẽ đó Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành trạm biến áp sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung và hệ thống điện nói riêng

Nội dung luận văn bao gồm 12 chương:

Chương1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp

Chương 2: Chọn sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp

Chương 3: Chọn máy biến áp

Chương 4: Tính toán tổn thất điện năng

Chương 5: Tính toán ngắn mạch

Chương 6: Tính dòng bình thường - dòng cưỡng bức

Chương 7: Sơ đồ nối điện

Chương 8: Chọn khí cụ điện và các thiết bị dẫn điện

Chương 9: So sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án và chọn phương án tối ưu

Chương 10: Tự dùng trong trạm biến áp

Chương 11: Chống sét

Chương 12: Nối đất cho trạm biến áp

Do đây mới là lần đầu tiên thực hiện một đề tài có qui mô lớn như vậy,

do hạn chế về nhiều mặt, chủ yếu là hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm thực tế và

Trang 7

thời gian thực hiện đề tài nên khó tránh những thiếu sót Mong các quí thầy cô góp

ý để nội dung của luận văn được hoàn thiện hơn

Cần Thơ, tháng 12 năm 2005 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đăng Khởi

Trang 8

Chương 1: Tổng quan về hệ thống điện và trạm biến áp

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống điện nước ta

Hệ thống điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống năng lượng bao gồm các nhà máy điện, mạng truyền tải điện và hộ sử dụng điện

+ Nhà máy điện: có nhiệm vụ biến đổi các năng lượng khác nhau (nhiệt năng, thuỷ năng, hoá năng) thành điện năng

+ Mạng điện (đường dây dẫn điện, trạm biến áp) có nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ sử dụng điện

+ Hộ sử dụng điện: có nhiệm vụ biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng (nhiệt năng, quan năng…) theo yêu cầu

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, ưu tiên xây dựng đầu tư và phát triển hệ thống điện nhưng Việt Nam vẫn còn là một trong những nước có các chỉ tiêu về điện năng vào loại thấp trên thế giới Hiện nay, nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau:

+ Cấp cao áp:

 500 kV – dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba miền Bắc, Trung, Nam

 220 kV – dùng cho mạng điện khu vực

 110 kV – dùng cho mạng phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn

+ Cấp trung áp:

 22 kV – dùng cho mạng điện địa phương, cung cấp cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cư

+ Cấp hạ áp:

 380/220 V – dùng trong mạng hạ áp, trung tính nối đất trực tiếp

Do lịch sử hiện nay ở nước ta cấp trung áp còn dùng các cấp điện áp là 66, 35,

15, 10 và 6 kV Nhưng trong tương lai các cấp điện áp nêu trên sẽ được cải tạo để thống nhất thành cấp điện áp 22 kV

Tuy có nhiều cấp điện áp khác nhau nhưng khi thiết kế, chế tạo và vận hành, thiết bị điện được chia làm hai loại cơ bản:

+ Thiết bị điện hạ áp có U 1000 V

+ Thiết bị điện cao áp có U > 1000 V

Nguồn cung cấp cho trạm biến áp thường được lấy từ lưới hệ thống Lưới hệ thống là một tập hợp gồm các đường dây truyền tải, các trạm biến áp khu vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành hệ thống điện Hệ thống điện được phân chia thành: + Lưới hệ thống (220 kV đến 500 kV)

+ Lưới truyền tải (35, 110, 220 kV)

+ Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV)

+ Lưới phân phối hạ áp (220, 380 V)

Trong đó điện áp 35 kV có thể dùng cho lưới truyền tải và lưới phân phối

Trang 9

1.2 Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp

1.2.1 Khái niệm

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng trong hệ thống điện Trạm biến áp là nơi biến đổi năng lượng điện từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Thông thường khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đi xa để giảm tổn thất điện năng người ta nâng cấp điện áp lên cao và khi đến gần tải tiêu thụ thì giảm cấp điện

áp xuống Các trạm có nhiệm vụ nối các đường dây với các cấp điện áp khác nhau trong cùng hệ thống và trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ

1.2.2 Phân loại trạm biến áp

Phụ thuộc vào mục đích có thể phân loại trạm biến áp theo các cách khác nhau:

- Theo điện áp chia thành trạm biến áp tăng, trạm biến áp giảm:

+ Trạm biến áp tăng là trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp Đây thường là các trạm biến áp của các nhà máy điện tập trung điện năng của các máy phát điện để phát về hệ thống và phụ tải ở xa

+ Trạm biến áp hạ là các trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp

sơ cấp Đây thường là các trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống để phân phối cho phụ tải

- Theo chức năng chia thành trạm biến áp trung gian và trạm biến áp phân phối:

+ Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn (500, 220, 110 kV) để liên lạc với các phụ tải có điện áp khác nhau (220, 110, 22, 15 kV) của trạm biến áp phân phối

+ Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương: trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các điện áp thích hợp phục

vụ cho phụ tải phân xưởng, khu dân cư, trường học… Phía sơ cấp thường là 35 kV,

15 kV, 10 kV, 6 kV, còn phía thứ cấp có các loại điện áp 220/127 V, 380/220 V hoặc 660 V

- Theo cấu trúc chia thành trạm biến áp trong nhà và trạm biến áp ngoài trời: + Trạm biến áp trong nhà: đây là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị điện cao, hạ áp và MBA đều được đặt trong nhà máy bằng Nhà được xây thành nhiều ngăn để tiện thao tác, vận hành cũng như tránh sự cố lan tràn từ phần này sang phần khác Loại trạm này thường gặp ở các trạm biến áp phân xưởng hoặc các trạm biến

áp của các khu vực trong thành phố

+ Trạm biến áp ngoài trời: ở trạm này các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẳn chuyên dùng để phân phối phần hạ áp Xây dựng trạm ngoài trời sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà

Ngoài các loại trạm biến áp kể trên trong hệ thống điện còn có các trạm đóng cắt điện (trạm không có máy biến áp), trạm nối (làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai hệ thống có tần số khác nhau), trạm chỉnh lưu (biến dòng điện xoay chiều thành một

Trang 10

chiều) và trạm nghịch lưu (biến dòng một chiều thành xoay chiều) để phục vụ cho việc tải điện đi xa bằng dòng điện một chiều

1.2.3 Một số thiết bị sử dụng trong trạm biến áp

Ngoài ra, ở các phía cao của trạm biến áp có các thiết bị phân phối (TBPP) tương ứng: TBPP cao áp và TBPP hạ áp TBPP có nhiệm vụ nhận điện năng từ một nguồn cung cấp và phân phối điện đi nơi khác qua các đường dây điện Trong TBPP

có các khí cụ điện đóng cắt, điều khiển, bảo vệ và đo lường

- Máy cắt điện: là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như MBA, đường dây… trong lúc làm việc bình thường cũng như khi có sự cố (ngắn mạch)

- Dao cách ly: là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông thấy để đảm bảo an toàn khi sửa chữa MBA, máy cắt, đường dây…

- Máy cắt phụ tải: là khí cụ điện chỉ đóng cắt được dòng điện trong chế độ làm việc bình thường, không có khả năng đóng cắt dòng ngắn mạch

- Cầu chì: là khí cụ dùng để cắt mạch điện khi ngắn mạch và khi quá tải trong mạch hình tia

- Cầu chì tự rơi: thực chất là cầu chì nhưng có cấu tạo đặc biệt, khi cắt sẽ cắt luôn dao cách ly

- Máy biến dòng điện: biến đổi dòng điện trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện tương ứng với thiết bị đo lường, tự động bảo vệ rơle và cách ly với mạng cao áp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tiêu chuẩn hoá các thiết bị đo lường

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

- Khi phân loại theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị công suất biểu kiến Theo thời gian phân loại có

đồ thị phụ tải năm, đồ thị phụ tải ngày, v.v… Theo địa dư có phụ tải toàn hệ thống,

đồ thị phụ tải của nhà máy điện hay của trạm biến áp, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ…

Trang 11

- Đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống điện Khi biết đồ thị phụ tải toàn hệ thống điện 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 để chọn dung lượng máy biến áp (MBA), tính toán tổn thất điện năng trong MBA, chọn sơ đồ nối dây…Với đồ thị phụ tải cực đại hàng tháng

có thể đưa ra kế hoạch tu sửa thiết bị, v.v…

- Do đó, việc thu nhập số liệu ban đầu là rất quan trọng trong việc thiết kế trạm biến áp, đặc biệt là đồ thị phụ tải Nếu việc ước lượng phụ tải quá lớn thì tất nhiên

sẽ gây lãng phí, vốn đầu tư bị ứ đọng Ngược lại, nếu ước lượng phụ tải quá nhỏ thì

sẽ không đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện Vì thế, việc phân tích kỹ lưỡng đồ thị phụ tải sẽ giúp cho người thiết kế có hướng đi chính xác trong việc lựa chọn phương án tối ưu vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế trong việc thiết kế trạm biến áp

1.4 Yêu cầu của đề bài

Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV với các yêu cầu:

+ Công suất của hệ thống: SHT = 6000 MVA

+ Hệ thống đến trạm bằng hai đường dây với chiều dài 60 km/dây

Trang 12

+ Cấp 22 kV:

 Công suất cực đại: Pmax = 30 MVA

 Hệ số công suất: cosφ = 0,79

Trang 13

Chương 2: Chọn sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp

CHƯƠNG 2

CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM BIẾN ÁP

2.1 Khái quát về sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp

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

hệ thống điện Nguồn thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đến trạm biến

áp, có nhiệm đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp đảm nhận Với 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 phần quan trọng, cấu trúc của trạm phải luôn luôn được giữ liên lạc chặt chẽ

Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồ 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:

+ 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

+ Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống khi bình thường cũng như cưỡng bức

+ Tổn hao qua máy biến áp thấp, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua

2 lần biến áp không cần thiết

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

+ Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không thay cấu trúc đã chọn

Các dạng sơ đồ cấu trúc thường gặp:

+ Cấu trúc trạm sử dụng một MBA

+ Cấu trúc trạm sử dụng hai MBA

+ Cấu trúc trạm sử dụng ba MBA

2.2 Các phương án lựa chọn sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

2.2.1 Trường hợp 1: cấu trúc trạm sử dụng một MBA (ba cuộn dây hoặc tự ngẫu) hoặc hai MBA hai cuộn dây

Trang 14

- Sử dụng đối với phụ tải không quan trọng

- Trạm biến áp thường cho 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: lắp một MBA

+ Giai đoạn 2: sau khi trạm đã thiết kế lắp đặt xong, hoạt động một thời gian

và đã thu hồi được vốn đầu tư, tiến hành lắp thêm một MBA có cùng công suất và thông số kỹ thuật như MBA đã lắp đặt ở giai đoạn 1

- Ưu điểm: có cấu trúc đơn giản, ít tốn mặt bằng xây dựng

- Nhược điểm: khi có sự cố xảy ra thì tất cả các phụ tải đều bị cắt

 Vì vậy trường hợp sử dụng một MBA trong việc thiết kế trạm biến áp trung gian

ba cấp ta không chọn

2.2.2 Trường hợp 2: cấu trúc trạm sử dụng hai MBA song song

- Thường được sử dụng

- Phương án này được thiết kế khi:

+ Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống

+ Khi không có MBA lớn phù hợp với phụ tải

+ Không có khả năng chuyên chở và xây lắp MBA lớn

Trang 15

- Sử dụng 2 MBA 3 cuộn dây khi điện áp cao UC = 110 kV, UT = 35 kV,

UH  6 kV; hoặc sử dụng MBA tự ngẫu khi UC  220 kV, UT  110 kV, UH = 10,

22, 35 kV

- Phương án này có nhiều ưu điểm:

+ Số lượng MBA chỉ có 2, chiếm ít diện tích xây lắp

+ Giá thành thấp

+ Tổn hao trong MBA nhỏ vì không phải qua hai lần biến áp

2.2.2.1 Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu

Trang 16

Chú ý: Khi không bắt buộc không nên sử dụng lớn hơn 3 MBA 3 cuộn dây hay

từ ngẫu, vì như vậy sẽ dẫn đến không tốt khi bố trí thiết bị phân phối điện

2.2.3 Trường hợp 3: trạm biến áp sử dụng nhiều hơn 2 MBA song song

2.2.3.1 Phương án 3: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, T – H)

- Phương án này được sử dụng khi:

+ Phụ tải ở cấp điện áp thấp nhỏ hơn phụ tải ở cấp điện áp cao

+ Khi không có MBA 3 cuộn dây hay tự ngẫu thích hợp

- Nhược điểm: MBA cấp 1 (điện áp lớn nhất) phải tải cả công suất ở các cấp điện áp nối tiếp do đó phải chọn công suất lớn, điều đó sẽ dẫn đến tổn hao lớn Vì vậy không nên sử dụng khi phụ tải SH  ST

2.2.3.2 Phương án 4: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, C – H)

Nhược điểm:

+ Số lượng MBA nhiều sẽ dẫn đến chiếm nhiều diện tích

+ Tách trạm biến áp thành 2 phần riêng biệt Tuy nhiên phương án này sử dụng khi phụ tải ở UT và UH chênh lệch nhiều mà không thể dùng các phương án trên

Trang 17

Tóm lại ta chọn các phương án :

- Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu

- Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA 3 cuộn dây

- Phương án 3: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, T – H)

- Phương án 4: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, C – H)

Để tiến hành tính toán và chọn ra phương án tối ưu

220 kV

110 kV

HT

22 kV

Trang 18

Chương 3: Chọn máy biến áp

CHƯƠNG 3

CHỌN MÁY BIẾN ÁP

3.1 Tổng quan

3.1.1 Khái niệm về máy biến áp

Máy biến áp (MBA) là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Để thi công hay thiết kế, lắp đặt một trạm biến áp thì việc chọn MBA

là một khâu rất quan trọng Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, các phương án đặt ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các khu công nghiệp hay các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối MBA với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng MBA

Trong hệ thống điện tổng công suất MBA có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện do thường phải qua nhiều lần tăng giảm mới đưa điện năng

đi từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ

Vốn đầu tư cho các MBA rất lớn Vì vậy cần chọn MBA với số lượng ít nhưng vẫn đảm bảo việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ cũng như khả năng phát triển phụ tải trong tương lai

Khi chọn công suất MBA cần phải xét đến chế độ quá tải của MBA:

+ Quá tải bình thường: là quá tải mà chỉ có một phần thời gian nào đó công suất phụ tải lớn hơn công suất định mức của MBA, phần thời gian còn lại công suất phụ tải nhỏ hơn hoặc bằng công suất định mức của MBA

+ Quá tải sự cố: là quá tải cho phép MBA làm việc trong điều kiện sự cố mà không gây ảnh hưởng cho MBA

Các điều kiện để chọn MBA:

+ Có chế độ tối ưu về mặt kỹ thuật và kinh tế

+ Đảm bảo cung cấp điện khi có sự cố

+ An toàn trong vận hành

+ Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp

+ Phù hợp với mẫu thiết kế MBA có sẵn trên thị trường

Hiện nay trên thị trường có rất nhều loại MBA: MBA tăng hoặc giảm áp, MBA hai cuộn dây, MBA ba cuộn dây, MBA ba pha và tổ ba máy một pha, MBA tự ngẫu Trong đó, MBA ba pha hai cuộn dây, ba cuộn dây và MBA tự ngẫu là được

sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống điện:

+ MBA ba pha ba cuộn dây được dùng khi cần có hai cấp điện ra

+ MBA ba pha hai cuộn dây chỉ nên đặt khi trong tương lai không có cấp điện áp ra thứ hai hoặc phụ tải của cấp này nhỏ hơn 10 – 15 % công suất của MBA + MBA ba pha được sử dụng rộng rãi hơn tổ hợp ba MBA một pha mặc dù

có cùng công suất là do:

- Giá thành nhỏ hơn 20 – 25 %

Trang 19

- Tổn hao năng lượng khi vận hành nhỏ hơn từ 12 – 15 %

+ MBA tự ngẫu được dùng trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp Loại MBA này có tính ưu việt hơn so với MBA thường do giá thành, chí phí vật liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA thường có cùng công suất

3.1.2 Quá tải của MBA

MBA có những lúc vận hành non tải, thì cũng có thể vận hành quá tải trong một khoảng thời gian mà không làm hỏng ngay MBA Từ quan hệ về sự hao mòn của MBA trong thời gian vận hành có thể tính được khả năng quá tải cho phép của

nó khi biết đồ thị phụ tải, để cho sự hao mòn trong thời gian tổng không vượt quá định mức

3.1.2.1 Quá tải bình thường của MBA

Quá tải bình thường của MBA hay còn gọi là quá tải một cách hệ thống là

chế độ làm việc xét trong khoảng thời gian nào đó (ngày, tháng, năm) trong đó có một khoảng thời gian MBA vận hành non tải và có những lúc vận hành quá tải

 Trình tự tính toán như sau:

- Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua MBA chọn MBA có công suất bé hơn công suất phụ tải lớn nhất nhưng phải lớn hơn công suất phụ tải cực tiểu:

+ Nếu K2cp > K2 nghĩa là MBA đã chọn có khả năng vận hành với đồ thị phụ tải đã cho mà không lúc nào θcd > 1400C và tuổi thọ của MBA vẫn đảm bảo

+ Nếu K2cp < K2 tức là MBA đã chọn không có khả năng đảm bảo 2 điều kiện trên Do đó phải chọn MBA có công suất lớn hơn

Khi đã chọn công suất MBA lớn hơn Smax của đồ thị phụ tải không cần phải kiểm tra khả năng này

 Cách đẳng trị đồ thị phụ tải nhiều bậc về đồ thị phụ tải có 2 bậc:

Căn cứ vào SđmB đã chọn tính hệ số tải Ki của các bậc đồ thị phụ tải:

Ki =

ñmB

SS

i Trong đó:

Ki > 1: quá tải

Ki < 1: non tải

Trang 20

 Xác định K2, T2 bằng cách đẳng trị vùng có Ki > 1 theo công thức:

Kđt2 =



i i 2 iT

)TK(

) K 9 , 0 (

) T K (

Trường hợp đặc biệt chỉ có một bậc: K > 1; K2 = Kmax và T2 = Ti

 Xác định K1: chỉ cần đẳng trị đồ thị phụ tải trong khoảng thời gian 10 giờ trước vùng đã tính K2 (kể cả phần có K >1 không được xét trong trường hợp trên nếu có xảy ra trong khoảng 10 giờ) cũng theo biểu thức:

10

)TK(

2 i

Nếu cả hai phần trước và sau không đủ 10 giờ nghĩa là phần quá tải đã có T2

>14 giờ, nên MBA không có khả năng tải với đồ thị phụ tải đã cho, không cần tiếp tục tính mà phải nâng công suất MBA lên và tính lại từ đầu

3.1.2.2 Quá tải sự cố của MBA

Dung lượng MBA trong trạm nên đồng nhất với nhau để giảm số lượng MBA dự phòng Khi hai MBA vận hành song song mà một trong hai bị sự cố phải nghỉ, MBA còn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn phụ tải định mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày đêm nếu thoả mãn các điều kiện:

Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về hai bậc

h 6 T

1 2

K2 = 1,4: MBA đặt ngoài trời

Trang 21

K2 = 1,3: MBA đặt trong nhà

Chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không được vượt quá 1400C và tốt nhất

là tăng cường tối đa các biện pháp làm mát MBA

Lúc này công suất của MBA chọn phải thoả điều kiện sau:

SđmB 

qtsc

max ptK

S với Kqtsc = K2

Phụ tải của trạm cần thiết kế trong đề tài này là phụ tải dùng 2 MBA để cung cấp Nếu chọn theo chế độ làm việc bình thường thì khi có một MBA bị sự cố, máy còn lại sẽ không đủ khả năng cung cấp cho phụ tải Nếu chọn theo chế độ làm việc quá tải sự cố, máy còn lại vẫn đảm cung cấp điện cho phụ tải

3.2 Chọn máy biến áp cho các phương án

3.2.1 Số liệu ban đầu

+ Công suất cực đại: Pmax = 60 MVA

+ Hệ số công suất: cos= 0,76

Trang 22

Từ đồ thị theo P% ta quy đổi ra P (MW):

+ Công suất cực đại: Pmax = 30 MVA

+ Hệ số công suất: cos= 0,79

Trang 23

Trang 24

Đồ thị phụ tải theo S (MVA):

 Đồ thị phụ tải tổng 2 cấp 110 kV và cấp 22 kV

Bằng phương pháp cân bằng công suất ta có đồ thị phụ tải tổng cho 2 cấp điện áp 110 kV và 22 kV:

22 , 110

S = S110 kV + S22 kVThời gian S (MVA)

30,38

17,089

0

Trang 25

Đồ thị phụ tải tổng của 2 cấp 110 kV và 22 kV theo S (MVA):

112,975

89,74 99,234

116,026

103,331 99,534

83,744

64,457 85,643

Trang 26

 Đồ thị phụ tải tổng của 2 cấp điện áp 110 kV và 22 kV:

Kqtsc: hệ số quá tải sự cố (chọn Kqtsc = 1,4 giả sử MBA đặt ngoài trời)

SđmB: công suất định mức MBA

Smax: công suất cực đại qua MBA

Suy ra công suất của 1 MBA:

SđmB 

qtsc

maxKS

 SđmB 

4,1

026,116

= 82,88 (MVA)

Ta chọn MBA tự ngẫu công suất SđmB = 90 MVA > 82,88 MVA

 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA

 Xét MBA tự ngẫu công suất Sđm = 90 MVA, vì trạm có 2 MBA tự ngẫu mắc song song nên tổng công suất MBA của trạm là 180 MVA

Nếu vận hành cùng lúc cả 2 MBA thì không có vùng thời gian quá tải vì tổng công suất của MBA là 180 MVA trong khi công suất lớn nhất của tải là 116,026 MVA

112,975

89,74 99,234

116,026

103,331 99,534

83,744

64,457 85,643

100

120

0

Trang 27

Nếu một MBA bị sự cố thì MBA còn lại vận hành quá tải, lúc này ta phải kiểm tra điều kiện quá tải của MBA

Từ đồ thị phụ tải tổng của 2 cấp điện áp 110 kV và 22 kV ta thấy có 2 vùng

đồ thị có thời gian quá tải là từ 6  11 giờ và 13  19 giờ

Xét vùng từ 13  19 giờ : đây là vùng quá tải mà MBA hoạt động với công suất cực đại có thời gian quá tải là 6 giờ, ta kiểm tra điều kiện K1đt:

Phụ tải đẳng trị bậc 1 tính cho 10 giờ liền trước phụ tải cực đại:

S1đt =

10

1659,601254,681991,872x485,973x975,1122x74,

= 94,596 MVA

= 1,05 > 0,93

Do đó ta không chọn MBA này

 Chọn MBA công suất 100 MVA

Nếu vận hành cùng lúc cả 2 MBA thì không có vùng thời gian quá tải vì tổng công suất MBA của trạm là 200 MVA trong khi công suất lớn nhất của tải là 116,026 MVA

Từ đồ thị phụ tải tổng của 2 cấp điện áp 110 kV và 22 kV ta thấy có 2 vùng

đồ thị có thời gian quá tải là từ 8  11 giờ và 14  18 giờ

Xét vùng từ 14  18 giờ : đây là vùng quá tải mà MBA hoạt động với công suất cực đại có thời gian quá tải là 6 giờ, ta kiểm tra điều kiện K1đt:

S1đt =

10

1254,681991,872x485,972x74,891234,993975

,

= 97,8 MVA

= 0,98 > 0,93

 MBA này không thoả mãn điều kiện quá tải sự cố từ 14 18 giờ Nếu ta thay thế MBA có công suất lớn hơn chẳng hạn như MBA 120 MVA thì chắc chắn sẽ thoả mãn điều kiện trên (do không có vùng thời gian quá tải MBA) nhưng chi phí sẽ tăng mà xác suất xảy ra sự cố hư hỏng một MBA là tương đối thấp Ngoài ra trạm còn sử dụng MBA dự phòng để thay thế khi có một MBA bị sự cố, hơn nữa đây là trường hợp tính trong tình trạng quá tải sự cố lúc chỉ có một MBA vận hành ta có thể cắt một vài phụ tải không quan trọng để đảm bảo điều kiện của MBA 100 MVA

Trang 28

Tuy nhiên, do yêu cầu đề bài ta thiết kế trạm biến áp trung gian đòi hỏi việc cung

cấp điện phải liên tục nên ta chọn MBA công suất 120 MVA cho phương án 1

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của MBA tự ngẫu 120 MVA

C/T C/H T/H C/T C/H T/H

026,116

= 82,88 (MVA)

Ta chọn MBA ba cuộn dây có công suất SđmB > 82,88 MVA

Kiểm tra tương như phương án 1 ta chọn MBA ba cuộn dây công suất

120 MVA cho phương án 2

Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật của MBA ba cuộn dây 120 MVA

Trang 29

3.2.2.2 Phương án 3: trạm sử dụng 4 MBA 2 cuộn dây (C – T, T – H)

Trang 30

Kqtsc: hệ số quá tải sự cố (chọn Kqtsc = 1,4 giả sử MBA đặt ngoài trời)

Smax22: công suất cực đại qua MBA ở cấp 22 kV

Suy ra công suất của 1 MBA:

SđmB 

qtsc

22 maxKS

 SđmB 

4,1

975,37

= 27,125 (MVA)

Ta chọn MBA hai cuộn dây có công suất SđmB = 31,5 MVA > 27,125 MVA

 Xét MBA hai cuộn dây công suất Sđm = 31,5 MVA, vì trạm có 2 MBA hai cuộn dây mắc song song nên tổng công suất MBA của trạm là 63 MVA

Nếu vận hành cùng lúc cả 2 MBA thì không có vùng thời gian quá tải

vì tổng công suất của MBA là 63 MVA trong khi công suất lớn nhất của tải là 37,975 MVA

Từ đồ thị phụ tải cấp điện áp 22 kV ta thấy có 2 vùng đồ thị có thời gian quá tải là từ 8  11 giờ và 13  18 giờ

Xét vùng từ 8  11 giờ : đây là vùng quá tải mà MBA hoạt động với công suất cực đại có thời gian quá tải là 3 giờ < 6 giờ, ta kiểm tra điều kiện K1đt:

Phụ tải đẳng trị bậc 1 tính cho 10 giờ liền sau phụ tải cực đại:

S1đt =

10

138,302x481,282x278,323x076,362x285,

= 31,538 MVA

538 , 31

= 1,001 > 0,93

Từ đồ thị phụ tải với MBA 40 MVA ta thấy không có vùng quá tải MBA do

đó không cần xét đến điều kiện quá tải

Trang 31

Ta chọn MBA hai cuộn dây 40 MVA cung cấp cho phụ tải ở cấp điện áp

 Chọn MBA 2 cuộn dây cung cấp cho phụ tải 110 kV và 22 kV

Đồ thị phụ tải tổng của 2 cấp điện áp 110 kV và 22 kV: tương tự như phương án 1

026 , 116

= 82,88 (MVA)

Ta chọn MBA hai cuộn dây có công suất SđmB > 82,88 MVA

Kiểm tra tương tự như phương án 1 với các MBA có công suất lớn hơn 82,88

MVA ta chọn MBA hai cuộn dây công suất 125 MVA cho phương án 3

Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật của MBA hai cuộn dây 125 MVA

 Chọn MBA 2 cuộn dây cung cấp cho phụ tải 22 kV

Đồ thị phụ tải cấp điện áp 22 kV: tương tự như phương án 3

Ta có công suất MBA theo điều kiện quá tải sự cố:

SđmB 

4,1

975,37

= 27,125 (MVA)

Ta chọn MBA hai cuộn dây có công suất SđmB > 27,125 MVA

Kiểm tra tương tự như phương án 3 với các MBA có công suất lớn hơn

Trang 32

Ta chọn MBA 40 MVA cung cấp cho phụ tải ở cấp điện áp 22 kV

 SđmB 

4 , 1

95 , 79

Trang 33

 Theo dãy công suất nhà chế tạo đưa ra ta chọn MBA hai cuộn dây công suất

SđmB = 63 MVA

Xét MBA hai cuộn dây công suất Sđm = 63 MVA, vì trạm có 2 MBA hai cuộn dây mắc song song nên tổng công suất MBA của trạm là 126 MVA

Từ đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV ta thấy vùng đồ thị có thời gian quá tải

là từ 5  19 giờ có thời gian quá tải là 14 giờ > 6 giờ, do đó ta không chọn MBA này

 Chọn MBA có công suất 70 MVA

Xét MBA hai cuộn dây công suất Sđm = 70 MVA, vì trạm có 2 MBA hai cuộn dây mắc song song nên tổng công suất MBA của trạm là 140 MVA

Từ đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV ta thấy có 2 vùng đồ thị có thời gian quá tải là từ 8  11 giờ và 14  19 giờ

Xét vùng từ 14  19 giờ : đây là vùng quá tải mà MBA hoạt động với công suất cực đại có thời gian quá tải là 5 giờ < 6 giờ, ta kiểm tra điều kiện K1đt:

S1đt =

10

1368,473105,673753158,

= 66,78 MVA

S1t

=

70

78 , 66

= 0,95 > 0,93

Nếu vận hành cùng lúc cả 2 MBA thì không có vùng thời gian quá tải vì tổng công suất MBA của trạm là 150 MVA trong khi công suất lớn nhất của tải là 79,95 MVA

Trang 34

Từ đồ thị phụ tải cấp điện áp 110 kV ta thấy vùng đồ thị có thời gian quá tải

là từ 14  16 giờ với thời gian quá tải là 2 giờ < 6 giờ, ta kiểm tra điều kiện K1 đt:

S1đt =

10

1368,473105,673753158,

= 66,78 MVA

S1t =

75

78 , 66

= 0,89 < 0,93  MBA này thoả mãn điều kiện quá tải trong khoảng thời gian từ 14  16 giờ

Ta chọn MBA 75 MVA cho phụ tải ở cấp 110 kV

Trang 35

Chương 4: Tính toán tổn thất điện năng

CHƯƠNG 4

TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

4.1 Giới thiệu sơ lược về tổn thất điện năng

4.1.1 Khái quát

Như chúng ta đã biết tổn thất điện năng trong hệ thống điện gây thiệt hại không nhỏ về chi phí vận hành Trong hệ thống điện, khi vận hành luôn có tổn thất điện năng trên các thiết bị điện và dây dẫn điện, trong đó MBA là thiết bị điện có tổn thất điện năng hàng năm cao nhất Do đó, khi thiết kế trạm biến áp người ta luôn mong muốn chọn lựa được một phương án thiết kế tối ưu có mức tổn hao ít nhất

Để so sánh mức độ tổn thất của các phương án với nhau ta xem các tổn thất trên các thiết bị điện khác nhau là như nhau và chỉ xét tổn thất trong MBA

Tổn thất trong MBA gồm hai thành phần:

+ Tổn thất sắt: không phụ thuộc vào phụ tải, nó bao gồm tổn hao do từ trễ, tổn hao do dòng điện xoáy và bằng tổn hao không tải của MBA ΔPO

+ Tổn thất đồng: phụ thuộc vào phụ tải, bao gồm tổn hao trong cuộn cao áp,

hạ áp, thanh nối MBA Khi phụ tải bằng công suất định mức MBA thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch ΔPN

4.1.2 Tổn thất điện năng trong MBA

4.1.2.1 Tổn thất điện năng trong MBA ba pha hai cuộn dây

Khi không có đồ thị phụ tải, xác định theo công thức:

đmB

2 max N 0

S

SPn

1T.P.n

Khi có đồ thị phụ tải, xác định theo công thức:

i 2

đmB N

S

1.P.n

1T.Pn

Trong đó:

n: số máy biến áp làm việc song song

Ti: thời gian làm việc của máy biến áp

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

SđmB: công suất định mức của máy biến áp

ΔP0: tổn thất không tải

ΔPN: tổn thất ngắn mạch

Smax: công suất cực đại

Trang 36

τ: thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax và cosφ

max

i i max

max

S

TSS

A

4.1.2.2 Tổn thất điện năng trong MBA ba pha ba cuộn dây

Đối với MBA ba pha ba cuộn dây có thể có tỉ lệ công suất của các cuộn dây

tương ứng cao – trung – hạ, so với công suất định mức của MBA: 100/100/100; 100/100/66,7 hoặc 100/66,7/100

Tổn thất ngắn mạch trong sổ tay thường cho:

+ ΔPNCT: tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn trung

+ ΔPNCH: tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn hạ

+ ΔPNTH: tổn thất ngắn mạch giữa cuộn trung với cuộn hạ

Với MBA có tỉ lệ công suất 100/100/100, tổn thất ngắn mạch trong từng cuộn dây xác định như sau:

)PP

P(5,0P

)PP

P(5,0P

)PP

P(5,0P

CT N

T H N CH

N NH

CH N

T H N CT

N T

N

T H N CH

N CT

N C

T H N 2

CH N NH

2 CH N 2

T H N CT

N T

N

2

T H N 2

CH N CT

N C

N

P67

,0

P67

,0

P5,0P

67,0

P67

,0

PP

5,0P

67,0

P67

,0

PP

5,0P

Khi không có đồ thị phụ tải, tổn thất điện năng ΔA trong MBA ba pha ba cuộn dây xác định như sau:

- Tỉ lệ công suất 100/100/100

2 H max H T

2 T max T N C 2 C max C N 2

mB đ

S.n

1T.P





Trang 37

2 T max T N C 2 C max C N 2

mB đ

67,0

S.P

S.PS

.n

1T.P

2 iT T N iC 2 iC C N 2

mB đ

S.n

1T.P

2 iT T N iC 2 iC C N 2

mB đ

0

67,0

T.S.PT.S.PT.S.PS

.n

1T.P

n

Trong đó:

SiC, SiT, SiH: công suất tổng n máy qua các cuộn dây cao, trung, hạ

TiC, TiT, TiH: thời gian Ti của các cuộn dây cao, trung, hạ tương ứng với

SđmB: công suất của một MBA

Trường hợp đặc biệt: một số MBA nhà chế tạo chỉ cho một thông số

Trang 38

T H N 2

CH N NH

2 CH N 2

T H N CT

N T

N

2

T H N 2

CH N CT

N C

N

PP

P5,0P

PP

P5,0P

PP

P5,0P

đmB

2 iT T N 2

đmB

2 iC C N

S

SPS

S.PS

S.Pn

1T.P.n

2 đmB

2 T max T N C

2 đmB

2 C max C N

S

S.P

S

S.P

S

S.Pn

1T.P.n

4.2 Tính toán tổn thất cụ thể cho từng phương án

4.2.1 Phương án 1: trạm sử dụng hai MBA tự ngẫu

Bảng 3.5: Bảng thông số kỹ thuật của MBA tự ngẫu

C T H ΔP0

ΔPN

ATДЦTH 120 230 121 22 150 260 - 500 10,5 36,3 23 3

Tổn thất của hai máy biến áp làm việc song song:

đmB

2 iT T N 2

đmB

2 iC C N

S

SPS

S.PS

S.Pn

1T.P.n

Trang 39

 3210.120

365

.(198547,294.106 + 95148,724.106 +

19204,913.106)

= 3619396,179 (kWh)

4.2.2 Phương án 2: trạm sử dụng hai MBA ba cuộn dây

Bảng 3.6: Bảng thông số kỹ thuật của MBA ba cuộn dây

Kiểu Sđm

(MVA)

Điện áp (kV) Tổn thất (kW) UN (%)

I (%)

C T H ΔPo

ΔPN

C/T C/H T/H C/T C/

H T/H

ONAF 120 230 115 22 47 - 252 - 10,3

8 17 6,03 0,07

Vì máy biến áp nhà chế tạo cho thông số kỹ thuật của ΔPN CH có thể xem tổn

thất ngắn mạch của các cuộn dây bằng nhau và bằng 0,5 tổn thất ngắn mạch cuộn cao và cuộn hạ

 3210.120

365

.126.(198547,294.106 + 95148,724.106 + 19204,913.106)

= 1323103,674 (kWh)

4.2.3 Phương án 3: trạm sử dụng bốn MBA hai cuộn dây (C – T, T – H)

Trang 40

Bảng 3.7: Bảng thông số kỹ thuật của MBA hai cuộn dây

Kiểu

Sđm(MVA)

Điện áp (kV) Tổn thất (kW)

UN(%)

I (%)

ONAN 40 115 - 22 42 175 10,4 0,7

ONAF 125 230 - 115 50 330 12 0,35

Biểu thức tính tổn thất điện khi có đồ thị phụ tải:

i 2

đmB N

S

1.P.n

1T

 Tính toán tổn thất ở máy biến áp cung cấp cho tải 22 kV:

Vì 2 máy biến áp này chỉ chịu toàn bộ công suất của tải 22 kV nên ta có:  i 

2 i22.T

10.40

365.19204,913.106 =1119188,068 (kWh)

 Tính toán tổn thất ở máy biến áp cung cấp cho tải 110 kV và 22 kV:

Vì 2 máy biến áp này chịu toàn bộ công suất của tải 110 kV và 22 kV nên

ta có:

2 220 i i

2 22 110

Áp dụng công thức (4.2) ta tính tổn thất điện mà máy biến áp cung cấp

cho tải ở hai cấp điện áp 110 kV và 22 kV trong một năm:

 32 622

10.125

365

330.2

18760.50.2

TPDH 40 230 - 22 66 210 12 0,9

ONAF 75 230 - 115 37 278 12.5 0,25

Định dạng
Số trang	162
Dung lượng	6,73 MB