ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM BIẾN ÁP 11022 KV ĐƯỜNG DÂY 22 KV

Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trong quá trình sản xuất. Quá trình xây dựng, phát triển và hoàn thiện hệ thống điện chiếm một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Thiết kế mạng điện và trạm biến áp là vấn đề rất quan trọng trong hệ thống điện, nhận thấy tầm quan trọng của việc thiết kế và vận hành hệ thống điện nên em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV & ĐƯỜNG DÂY 22 KV”. Luận văn của em bao gồm 17 chương, thuộc 3 phần chính. Luận Văn tập trung tính toán và lựa chọn dây dẫn, Máy Biến Áp, khí cụ điện cho Trạm Biến Áp 110/22KV và mạng điện 22KV ; đồng thời: lựa chọn chì, relay và cài đặt các thông số để bảo vệ hệ thống trên. Kết quả Luận Văn: thiết kế hoàn chỉnh Trạm Biến Áp và đường dây, lựa chọn được dây dẫn, khí cụ điện, thiết bị bảo vệ… phù hợp cho trạm và đường dây. Lựa chọn và tính toán được bộ thông số cài đặt cho relay bảo vệ. Tóm tắt nội dung chính: Phần 1: Thiết kế Trạm Biến Áp 110/22 KV. Phần 2: Thiết kế Đường dây 22 KV – Bảo vệ relay cho Trạm Biến Áp và Đường dây . Phần 3: Ứng dụng PSS/ADEPT thiết kế và bảo vệ relay Trạm, Đường dây.

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Bộ Môn Hệ Thống Điện đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho em hoàn thành Luận Văn Tốt Nghiệp này.

Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Đặng Tuấn Khanh, người đã tận tình hướng dẫn và định hướng cho em, nhờ sự chỉ bảo ấy, em mới có đầy đủ kiến thức để hoàn thành Luận Văn

Do kiến thức kinh nghiệm về lĩnh vực thiết kế trạm biến áp, mạng điện của emcòn hạn chế nên Luận Văn sẽ có những sai sót là điều không thể tránh khỏi, em rấtmong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khỏe và thành công trongcông tác!

Sinh Viên thực hiện

Võ Chí Liêm

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trongquá trình sản xuất Quá trình xây dựng, phát triển và hoàn thiện hệ thống điệnchiếm một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đấtnước Thiết kế mạng điện và trạm biến áp là vấn đề rất quan trọng trong hệ thốngđiện, nhận thấy tầm quan trọng của việc thiết kế và vận hành hệ thống điện nên em

đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM

BIẾN ÁP 110/22 KV & ĐƯỜNG DÂY 22 KV”.

Luận văn của em bao gồm 17 chương, thuộc 3 phần chính Luận Văn tập trung tính toán và lựa chọn dây dẫn, Máy Biến Áp, khí cụ điện cho Trạm Biến Áp

110/22KV và mạng điện 22KV ; đồng thời: lựa chọn chì, relay và cài đặt các thông

số để bảo vệ hệ thống trên

Kết quả Luận Văn: thiết kế hoàn chỉnh Trạm Biến Áp và đường dây, lựa chọn được dây dẫn, khí cụ điện, thiết bị bảo vệ… phù hợp cho trạm và đường dây Lựa chọn và tính toán được bộ thông số cài đặt cho relay bảo vệ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 4

1.1.1 Khái niệm 4

1.1.2 Phân loại Trạm Biến Áp 4

1.1.3 Cấu trúc Trạm Biến Áp 5

1.2 TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 5

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 8

2.1 ĐỒ SƠ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 8

2.2 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 9

2.3.TÍNH TOÁN PHÁT NÓNG CỦA MBA 11

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 12

3.1 TỔNG QUAN 12

3.2 ĐỒ SƠ MỘT HỆ THỐNG THANH GÓP: 12

3.2.1 Sơ đồ một thanh góp không phân đoạn 12

3.2.2 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn 13

3.3 ĐỒ SƠ HAI HỆ THỐNG THANH GÓP 14

3.3.1 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp 14

3.3.2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có phân đoạn một thanh góp 15

3.4 LẬP SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN THÍCH HỢP CHO TRẠM 15

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 16

4.1 KHÁI NIỆM 16

4.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG TƯƠNG ĐỐI CƠ BẢN 16

4.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 17

4 4 TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 17

CHƯƠNG 5: KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 19

5.1 KHÁI NIỆM 19

5.2 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC MAX Ở CẤP ĐIỆN ÁP 110KV 19

5.3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC MAX Ở CẤP ĐIỆN ÁP 22KV 20

5.4 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN PHÍ 110KV 21

5.4.1 Chọn dây dẫn từ hệ thống về thanh góp 110kV 21

5.4.2 Chọn thanh góp 110 kV 23

5.4.3 Chọn máy cắt 110 kV 24

5.4.4 Chọn dao cách ly 110 kV 25

5.4.5 Chọn biến dòng điện (BI) 26

5.4.6 Chọn máy biến điện áp 110 kV (BU) 29

5.5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN PHÍA 22 KV 31

5.5.1 Chọn tủ điện trung thế 22kV 31

5.5.2 Chọn cáp ngầm từ MBA đến thanh góp 22kV 31

5.5.3 Chọn dây từ tủ điện 22kV đến phụ tải: 31

CHƯƠNG 6: TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP 33

6.1 KHÁI NIỆM 33

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 34

6.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TẠI THANH GÓP 0.4 KV 35

6.4 CHỌN CÁP, THANH GÓP, APTOMAT TRONG PHẦN TỰ DÙNG 36

6.4.1 Chọn cáp ngầm từ thanh góp 22kV đến MBA tự dùng 36

6.4.2 Chọn dây từ MBA tự dùng đến tủ phân phối 0.4 kV 37

6.4.3 Chọn Aptomat từ MBA đến thanh góp 0.4 kV 37

6.4.4 Chọn Aptomat phân đoạn và Aptomat từ thanh góp đến phụ tải tự dùng 38

CHƯƠNG 7: LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI 22KV TÍNH TOÁN CHI PHÍ KINH TẾ 40

7.1 TÍNH TOÁN TỔN HAO, SỤT ÁP TRÊN PHÁT TUYẾN CHÍNH 42

7.2 TÍNH TOÁN TỔN HAO, SỤT ÁP TRÊN NHÁNH RẼ 44

7.3 TỔNG CHI PHÍ HÀNG NĂM CỦA PHÁT TUYẾN CHÍNH VÀ HAI NHÁNH RẼ 46

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY 22KV 48

8.1 TRƯỜNG HỢP 1: HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG 49

8.1.1 Thông số Hệ thống và Phát tuyến chính Đường dây 22kV 49

8.1.2 Tính toán ngắn mạch tại vị trí 5 (cuối phát tuyến chính) 50

8.1.3 Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây 53

8.2 TRƯỜNG HỢP 2: HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN Ở TRẠNG THÁI MỞ 54

8.2.1 Thông số Hệ thống 54

8.2.2 Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây 54

8.3 TRƯỜNG HỢP 3: MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 110KV Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG, MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 22KV Ở TRẠNG THÁI MỞ 55

8.3.1 Thông số Hệ thống 55

8.3.2 Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây 55

8.4 TRƯỜNG HỢP 4: MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 110KV Ở TRẠNG THÁI Ở, MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 22KV Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG 56

CHƯƠNG 9: LỰA CHỌN MBA VÀ CẦU CHÌ BẢO VỆ 57

9.1 LỰA CHỌN MBA CHO PHỤ TẢI VÀ CẦU CHÌ BV 57

9.1.1 Lựa chọn MBA 57

9.1.2 Lựa chọn cầu chì tự rơi: 58

9.1.3 Lựa chọn dây chảy 60

9.2 LỰA CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ CHO NHÁNH 2 VÀ NHÁNH 3 61

9.2.1 Lựa chọn bộ chì: 61

9.2.2 Lựa chọn dây chảy 62

CHƯƠNG 10: LÝ THUYẾT BẢO VỆ RELAY 63

10.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 63

10.1.1 Nguyên tắc tác động 63

10.1.2 Bảo vệ dòng quá dòng cực đại 63

10.1.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh 66

10.2 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT 68

10.2.1 Nguyên tắc bảo vệ 68

10.2.2 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không (51N) 68

10.2.3 Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không (50N) 69

CHƯƠNG 11: GIỚI THIỆU VỀ SIPROTEC 7SJ600 –NUMERICAL OVERCURRENT, MOTOR AND OVERLOAD PROTECTION RELAY 71

11.1 SƠ LƯỢC CHỨC NĂNG 7SJ600 71

11.2 CẤU TRÚC SIPROTEC 7SJ600 72

11.3 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 72

11.4 CÁC CHỨC NĂNG 74

CHƯƠNG 12: CÀI ĐẶT THÔNG SỐ RELAY ĐƯỜNG DÂY 78

12.1 BẢO VỆ DÒNG CỰC ĐẠI (51) 78

12.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH (50) 81

12.2.1 Trường hợp 1 81

12.2.2 Trường hợp 3 82

12.3 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không 51N 82

12.4 Bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không 50N 84

12.4.1 Trường hợp 1 84

12.4.2 Trường hợp 3 85

12.5 TỔNG KẾT 85

CHƯƠNG 13: BẢO VỆ RELAY CHO TRẠM BIẾN ÁP 86

13.1 TRƯỜNG HỢP 1: HAI MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG, HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI Ở TRẠNG THÁI HỞ 87

13.1.1 Relay phía thứ cấp MBA 87

13.1.2 Relay phía sơ cấp MBA 90

13.2 TRƯỜNG HỢP 2: MỘT MÁY BIẾN ÁP BỊ SỰ CỐ, HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG 93

13.2.1 Relay phía thứ cấp MBA 93

13.2.2 Relay phía sơ cấp MBA 96

CHƯƠNG 14: XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN TRONG PSS - ADEPT 101

14.1 SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN 101

14.2 KHAI BÁO THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG 102

14.3 THÔNG SỐ HỆ THỐNG 105

14.3.1 Thông số nút: 105

14.3.2 Thông số nguồn 105

14.3.3 Thông số dây 106

14.3.4 Thông số Máy Biến Áp 106

13.4.5 Thông số tải: 107

CHƯƠNG 15 : TÍNH TOÁN PHÂN CỐNG SUẤT, NGẮN MẠCH 108

15.1 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ SỤT ÁP TRÊN TOÀN HỆ THỐNG 108

15.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 113

CHƯƠNG 16: BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP VÀ LƯỚI ĐIỆN 120

16.1 BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 120

16.1.1 Lựa chọn cầu chì: 120

16.1.2 Kiểm tra khả năng bảo vệ 120

16.2 BẢO VỆ RELAY CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 122

16.2.1 Trạng thái vận hành bình thường: Hai Máy Biến Áp làm việc song song 122

16.2.2 Trạng thái vận hành khi có sự cố: Một Máy Biến Áp bị sự cố 138

CHƯƠNG 17: CHỨC NĂNG BẢO VỆ RECLOSER 153

17.1 TỔNG QUAN VỀ CHỨC NĂNG BẢO VỆ TỰ ĐÓNG LẠI 153

17.1.1 Vai trò 153

17.1.2 Nguyên tắc hoạt động 153

17.2 SỬ DỤNG RECLOSER BẢO VỆ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV 154

17.2.1 Lựa chọn và cài đặt recloser 154

17.3 CÀI ĐẶT BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 22KV 159

17.3.1 Trường hợp 1: Hai Máy Biến Áp làm việc song song 159

17.3.2 Trường hợp 2: Một Máy Biến Áp bị sự cố 162

TÀI LIỆU THAM KHẢO 166

BẢN VẼ 167

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CÔNG SUẤT S (MVA)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

ĐỀ BÀI PHẦN 1: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV

Thiết kế trạm biến áp có 2 cấp điện áp 110/22 kV

Phía 110 kV:

Số đường dây đi từ Hệ Thống vào thanh góp 110 kV : 2 dài 80 (km) x0 = 0.4 (Ω/km))

Công suất ngắn mạch của Hệ Thống SNM = 5300 (MVA)

Phụ tải tại thanh góp 110 kV: 2 phụ tải có công suất lần lượt là 12 MVA và 10 MVA

Phía 22 kV :

Số phụ tải từ thanh góp 22 kV : 4 phụ tải, cosφ = 0.84

Công suất tự dùng 0.3( MVA), cosφ =0.84

Đồ thị phụ tải cho như sau:

Các yêu cầu thiết kế:

2) Lập các phương án sơ đồ cấu trúc trạm biến áp có thể

3) Chọn máy biến áp cho các phương án

4) Lập sơ đồ nối điện

5) Tính toán chọn phương án tốt

6) Tính toán ngắn mạch

7) Chọn khí cụ điện

8) Tự dùng trạm biến áp

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

5

PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 22 KV

Từ thanh cái 22kV của MBA, có 4 lộ dây ra, trong đó có 2 lộ tải là 15 MVA và 2

lộ ra 10 MVA tính toán cho lộ dây 10 MVA

0.5 MVA

PHẦN 3: ỨNG DỤNG PSS/ADEPT THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TBA

& ĐƯỜNG DÂY 22KV

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1.2 Phân loại Trạm Biến Áp:

a.Theo điện áp thì chia thành TBA tăng và TBA giảm áp:

- TBA tăng là TBA có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp Đây thường là TBAcủa các nhà máy điện tập trung điện năng của các máy phát điện để phát về Hệthống điện và phụ tải ở xa

- TBA hạ là TBA có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp Đây thường là TBA

có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải

b Theo chức năng chia thành TBA trung gian và TBA phân phối:

- TBA trung gian hay còn gọi là TBA khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn hơn

500, 220, 110kV để phân phối cho các phụ tải có điện áp khác nhau 220, 110, 22,15kV của các TBA phân phối

- TBA phân phối là các TBA hay còn gọi là TBA địa phương có nhiệm vụ phânphối trực tiếp cho các hộ sử dụng điện của xí nghiệp, khu dân cư, trường học,…thường có điện áp thứ cấp nhỏ (10,6,0.4kV)

- Tại các TBA có các thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ rơle và đo lường gọi làthiết bị phân phối điện

- Trong Hệ thống điện còn có các trạm chỉ làm nhiệm vụ phân phối điện năngkhông có biến đổi điện áp và gọi là trạm phân phối

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CÔNG SUẤT S (MVA)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

P2 ×T

tmax ngày = i i

maxP2

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CÔNG SUẤT S (MVA)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Khi thiết kế TBA, chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng 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: MBA,máy cắt…, cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành

2 - Đảm bảo liên hệ chặt chẽ gữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống khibình thường cũng như khi cưỡng bức (có mọt phần tử không làm việc được)

3 - Tổn hao qua MBA bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai lầnbiến áp không cần thiết

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

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

Trạm Biến Áp nhận điện bằng một hay hai nguồn cung cấp với điện áp cao đểphân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc bé hơn điện áp hệ thống(Phần công suất cung cấp ở điện áp bằng điện áp hệ thống không qua MBA hạ,phần còn lại qua MBA để có điện áp cấp phù hợp cho phụ tải)

 Phụ thuộc vào các cấp điện áp, vào công suất của phụ tải có thể sử dụng mộttrong ba phương án cấu trúc sau:

1 Qua MBA giảm dần từ điện áp cao xuống thấp

2 Dùng MBA ba cuộn dây/ MBA tự ngẫu

3 Qua các MBA hai cuộn dây cung cấp cho từng điện áp thấp hơn

Dựa vào yêu cầu thết kế: phụ tải ở cấp điện áp 110kV và 22kV; chọn

phương án sử dụng MBA hai cuộn dây 110/22 (kV) cho trạm.

b) Hai máy biến áp:

- Phương án này được thiết kế khi: có hai đường dây cung cấp từ hệthống; không có MBA lớn phù hợp với phụ tải; không có khả năngchuyên chở và xây lắp MBA lớn

- Tính đảm bảo cao.

c) Ba máy biến áp:

- Phương án được sử dụng khi không có hai MBA phù hợp cho phương

án trên; hoặc trong điều kiện nâng cấp TBA mà không có khả năng thay hai máy mới

- Phương án chỉ được sử dụng trong trường hợp đặc biệt

Lựa chọn phương án dùng 2 MBA để đảm bảo: khả năng phát triển phụ tải, tính ổn định – tin cậy cung cấp điện.

2.2 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP:

Phương án: trạm gồm 2 MBA làm việc song song

Chọn công suất MBA theo điều kiện quá tải sự cố:

Spt_min = 10.3 (MVA) ; Spt_max = 50.3 (MVA)

Chọn công suất MBA: � ≥ ���_�� �= 50.3 = 35 93 (���)

 Máy Biến Áp 40MVA - 110/22KV thỏa mãn

Chọn 2 MBA: 40MVA của hãng Đông Anh (VN)

Thông số MBA Đông Anh 40MVA.

2.3.TÍNH TOÁN PHÁT NÓNG CỦA MBA:

Xây dựng đồ thị nhiệt độ của máy biến áp vận hành với đồ thị phụ tải bậc

thang

Giả sử thông số của MBA là:

b=5 ; =3.5 ; 0= 30oC ; m = n = 0.8 ; cd = 23oC ; ddm = 55oC ; cddm =23oC.Tính toán theo trình tự (được hướng dẫn trong sách Trạm và nhà máy điện của tác giả Huỳnh Nhơn- Hồ Đắc Lộc trang 77 ) được các giá trị như bảng sau:

Kết quả chạy bằng phần mềm matlab như sau:

MBA vẫn vận hành được, thời gian còn lại đều vận hành ở non tải (k<1)

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 3.1 TỔNG QUAN:

Việc lựa chọn sơ đồ nối nối dây chính trong trạm biến áp cần thỏa mãn các yêu cầusau:

- Tính đảm bảo cung cấp điện: theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải màmức đảm bảo cần đáp ứng

- Tính linh hoạt: là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau,đảm bảothi công sửa chữa và vận hành trên các bộ phận riêng biệt của sơ đồ màkhông gây cắt điện các phần tử bên cạnh

- Tính phát triển: sơ đồ nối dây không những thỏa mãn yêu cầu hiện tại màcòn cả trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải Khi phát triển không

bị khó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ

- Tính kinh tế: quyết định bởi hình thức thanh góp, số lượng và khí cụ dungcho sơ đồ Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ cũng như xu thếchung, đặc biệt sự tiến bộ trong chế tạo, cấu trúc của các khi cụ điện nhưmáy cắt điện

Đối với trạm biến áp trong hệ thống điện Việt Nam thường dùng sơ đồ một hệthống thanh góp và sơ đồ hai hệ thống thanh góp thuộc nhóp thứ nhất

3.2 SƠ ĐỒ MỘT HỆ THỐNG THANH GÓP:

3.2.1 Sơ đồ một thanh góp không phân đoạn:

Mỗi mạch nối nào thanh góp thông qua hai dao cách ly và một máy cắt daocách ly chỉ làm nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi tiến hành sửa chữa và đóng cắt lúckhông có điện

 Ưu điểm:

- cấu tạo đơn giản, rõ ràng, giá thành thấp, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch đó, khi vận hành sửa chữa mạch này không ảnh hưởngtrực tiếp đến mạch khác

 Khuyết điểm:

- Khi sửa chữa máy điện trên mạch nào,các phụ tải nối vào mạch đó cũng bị mất điện, thời gian ngừng cung cấp phụ thuộc vào thời giansửa chữa máy cắt đó

- Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần tử

- Ngay cả khi sửa chữa dao cách ly về phía thanh góp (gọi là dao cách lythanh góp) cũng sẽ mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa.

 Do vậy sơ đồ này chỉ sử dụng khi yêu cầu về đảm bảo không cao,các hộ tiêudung phụ tải loại ba Trong trường hợp này có một nguồn cung cấp cho tải

3.2.2 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn:

Hệ thống một thanh góp được phân đoạn bằng hai dao cách ly hoặc máy cắt có

sử dụng hai dao cách ly đi kèm

Hình 3.1: Sơ đồ một thanh góp có phân đoạn.

Sơ đồ:

Dùng dao cách ly để phân đoạn thanh góp tuy rẻ tiền hơn nhưng không linh hoạt

về an toàn bằng máy cắt điện

Khi đã phân đoạn bằng máy cắt thì các phụ tải loại một sẽ được cung cấp điện từhai đường dây nối vào hai đoạn khác nhau, do không còn bị mất điện do bất kì nguyên nhân nào cần cắt, nghỉ một đường dây hay một phân đoạn

Khi cần sửa chữa chỉ cần tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp được chuyển cho phân đoạn kia

Khi có sự cố trên một phân đoạn nào thì máy cắt sẽ cắt trên phân đoạn đó cùng với máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại đảm bảo cung cấp điện bình thường Tất nhiên trong thời gian này tính đảm bảo có giảm nhưng xác suất xuất hiện sự cố trong thời gian này rất thấp

Nếu bình thường làm việc trong chế độ máy cắt phân đoạn cắt, thì nên đặt thêmmột bộ phận tự đóng nguồn dự phòng Nhờ bộ phận này khi mất nguồn cung cấp trên phân đoạn nào đó,máy cắt phân đoạn sẽ tự động đóng lại và phân đoạn được cung cấp điện từ phân đoạn kia.

Với ưu điểm được nêu trên, sơ đồ một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt điện, được sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp có cấp điện áp không quá

(10,22,35,110 kV) và số mạch không nhiều đặc biệt hiện nay khi máy cắt khí SF6

có độ tin cậy cao, thời gian cần sửa chữa bảo quản ngắn, thời gian cung cấp điện

do máy cắt sẽ rất bé nên sơ đồ càng được sử dụng rộng rãi hơn và sơ đồ chủ yếu trong các trạm biến áp cung cấp điện hiện nay ở nước ta

Ngoài ra còn có thể đặt thêm thanh góp vòng: Trên thanh góp vòng có máy cắt vòng, dùng để thay thế cho máy cắt nào khi cần sửa chữa mà không phải ngừng cung cấp điện Nhờ có máy cắt vòng độ tin cậy cung cấp điện tăng cao Tuy vậy sơ

đồ này ít được sử dụng do phức tạp và vốn đầu tư cao

3.3 SƠ ĐỒ HAI HỆ THỐNG THANH GÓP:

3.3.1 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp:

Sơ đồ này có hai chế độ làm việc:

 Một hệ thống thanh góp làm việc, một hệ thống thanh góp dự phòng:

Với chế độ làm việc này sơ đồ trên thành sơ đồ tương đương một hệ thống thanh góp phân đoạn, do đó có các yêu khuyết điểm đã nêu, tuy nhiên, ở sơ

đồ này có ưu điểm so với hệ thống thanh góp không phân đoạn ở chỗ khi một thanh góp bị sự cố hay sửa chữa, toàn bộ được chuyển sang làm việc với thanh góp thứ hai, chỉ mất điện trong thời gian ngắn

Sơ đồ này có ưu điểm nổi bật là khi cần sửa chữa , một máy cắt của phần tửnào, dung máy cắt liên lạc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường điqua thanh góp thứ hai, qua máy cắt liên lạc đi tắt qua máy cắt cần sửa chữa

 Làm việc đồng thời cả hai thanh góp:

Trong chế độ này các mạch nguồn cũng như mạch tải được phân đều trên hai thanh góp, máy cắt liên lạc đóng làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn tương ứng cới sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn, Khi có sự cố trênthanh góp, chỉ mất một phần trong thời gian ngắn và chuyển sang vận hành trên thanh góp kia

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

3.3.2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có phân đoạn một thanh góp:

Thanh góp này trở thành thanh góp chính thanh góp kia trở thành thanh góp phụ(chỉ phân đoạn trên một thanh góp) với sơ đồ thanh góp có phân đoạn có thể một hay hai máy cắt liên lạc và thanh góp chỉ thay một phân đoạn khi cần sửa chữa, lúc này máy cắt liên lạc nối vào phân đoạn được thay thế đóng vai trò máy cắt phân đoạn nghĩa là luôn luôn làm việc trong chế độ chế độ có hai phân đoạn, do

đó tính đảm bảo cao hơn

Tuy nhiên sơ đồ này có vốn đầu tư rất lớn do phải tốn thêm chi phí cho nhiều máy cắt Trong điều kiện còn hạn chế về kinh tế, để tiết kiệm có thể sử dụng sơ đồ

hệ thống hai thanh góp mà vẫn đảm bảo theo yêu cầu

3.4 LẬP SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN THÍCH HỢP CHO TRẠM:

Dựa vào đặt điểm phụ tải và các yếu tố khác,ta chọn sơ đồ thanh góp có phânđoạn,với 4 đường dây ở thanh góp phụ tải

Hình 3.2: Sơ đồ nối điện Trạm.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 4.1 KHÁI NIỆM:

Các dạng ngắn mạch thường xuyên gặp trong hệ thống cung cấp điện là ngắnmạch ba pha (N3) , hai pha (N2) và một pha chạm đất (N1) Thông thường dòngngắn mạch ba pha lớn hơn dòng ngắn mạch hai pha và một pha.Vì vậy người tathường căn cứ vào dòng điện ngắn mạch ba pha để lựa chọn các thiết bị điện

Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện

Vì vậy, các phần tử trong hệ thống cung cấp điện phải được tính toán là lựa chọnsao cho không những làm việc tốt trong trạng thái bình thường mà còn có thể chịuđựng được trạng thái sự cố trong giới hạn quy định cho phép Để lựa chọn đượccác phần tử của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải dự đoán được các tình trạngngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về tình trạng ngắn mạchnhư: Dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch Các số liệu này còn là căn cứquan trọng để lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ relay, định phươngthức vận hành của hệ thống cung cấp điện v.v Vì vậy, tính toán ngắn mạch làphần không thể thiếu được khi thiết kế hệ thống cung cấp điện

4.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG TƯƠNG ĐỐI CƠ

- Dòng điện ngắn mạch trong hệ có tên: IN i = IN i(cb) ∗ Icb.i

- Dòng điện xung kích tại điểm ngắn mạch: iXk i = √2 ∗ kXk ∗ IN i

kxk là hệ số xung kích (chọn kxk =1.8 )

 Sơ đồ thay thế:

Hình 4.1: Sơ đồ thay thế Trạm Biến Áp.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

 Dòng ngắn mạch tại thanh cái cao áp (N1):

Bảng 4.1: Giá trị dòng ngắn mạch

Uđm (kV) X* (đvtđ) Zcb (ohm) INM (kA) Ixk (kA)

Kết luận: Tính toán dòng ngắn mạch và dòng xung kích cho từng cấp điện áp

nhằm mục đích chọn lựa khí cụ điện thích hợp cho từng cấp điện áp

CHƯƠNG 5: KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 5.1 KHÁI NIỆM:

Để vận hành được trong nhà máy điện và trạm biến áp, ngoài các thiết bị chínhnhư máy phát và máy biến áp, còn cần phải có các khí cụ điện và các phần dẫnđiện

+ Các khí cụ điện: Máy cắt, dao cách ly, máy cắt phụ tải, cầu chì,…

+ Các phần dẫn điện: Dây dẫn, thanh dẫn, cáp điện lực,…

Ta chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp, dây AC cho các cấp điện áp 110kV Chọn cáp ngầm, thanh dẫn cứng cho cấp 22kV.

5.2 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC MAX Ở CẤP ĐIỆN ÁP

110KV:

Với Spt_max =50.3 +12 + 10 = 72.3 (MVA); Spt_min =10.3 +12 + 10 = 32.3(MVA)

 Ở chế độ làm việc cưỡng bức:

Khi một đường dây làm việc và đường dây còn lại ngưng hoạt động

���_��� = 2 ∗ ���_���= 2*190 = 380 (A)

Với Spt_max =50.3 (MVA); Spt_min =10.3 (MVA)

Tương tự như trên ta có:

 Khi một máy biến áp ngưng hoạt động:

Công suất cưỡng bức max của MBA:

 Khi một máy biến áp ngưng hoạt động:

Công suất cưỡng bức max:

 Chọn dây có các thông số sau:

Tra phụ lục 8.12 sách : “Thiết kế NMĐ và TBA” của tác giả Huỳnh Nhơn,ta

chọn dây như sau:

Tiết diện

(mm 2 ) Dâ 20 0 C ( / km) phép (A)

y dẫn

Lõi thé p

Bảng 5.1: Thông số dây dẫn 110 KV.

 Theo điều kiện dòng điện cho phép lâu dài: Icp  k1  k2  k3  Icb.max

Trong đó:

- k1 : hệ số hiệu chỉnh theo môi trường chung quanh

với : tmoi truong = 350C, ta có: k1 = 0.88

B N

- k2 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dây song song (chọn k2 = 1)

- k3 : hệ số hiệu chỉnh theo độ nghiêng của cáp

vì dây đặt nằm ngang nên k3 = 0.95

 Chọn thanh góp mềm là dây nhôm lõi thép có các thông số sau:

Tra bảng PL8.12 sách: ” Thiết kế NMĐ và TBA” của tác giả Huỳnh Nhơn ta

Điện trở trên 1km

km)

Dòng điện phụ tải cho phép (A) Dây

5.4.3 Chọn máy cắt 110 kV:

 Hiện nay máy cắt khí SF6 được dung phổ biến do có độ tin cậy cao, thờigian cần sữa chữa, bảo hành ngắn

 Lựa chọn máy cắt theo các điều kiện sau:

- Điện áp định mức của máy cắt: Uđm ≥ UHT = 110 kV

- Dòng điện định mức của máy cắt: Iđm ≥ Icb_max = 264 (380) (A)

- Dòng điện cắt định mức: Icắt.đm ≥ INM = 3.48 (kA)

- Kiểm tra ổn định lực động điện: ilđđ.đm ≥ ixk = 8.86 (kA)

- Kiểm tra về ổn định nhiệt : I2

nh tnh ≥ BN = 0.848 ( (kA)2.s)

Chọn máy cắt có các thông số như sau:Tra bảng phụ lục 4.4 trang 290 sách:

“Thiết kế NMĐ và TBA” của tác giả Huỳnh Nhơn ta có:

5.4.4 Chọn dao cách ly 110 kV:

- Theo điện áp định mức của dao cách ly: Uđm ≥ UHT = 110 kV

- Dòng điện định mức của dao cách ly: Iđm ≥ Icb_max = 264/380 (A)

- Kiểm tra ổn định lực động điện: ilđđ.đm ≥ ixk = 8.86 (kA)

- Kiểm tra về ổn định nhiệt : I2

nh tnh ≥ BN (0.848 (kA)2.s)

Ta chọn dao cách ly cho cấp điện áp 110kV có các thông số sau:

Tra phụ lục 4.2 sách: “Thiết kế NMĐ và TBA “của tác giả Huỳnh Nhơn ta có:

5.4.5 Chọn biến dòng điện (BI):

 Sơ đồ kết nối BU và BI:

Hình 5.1: Sơ đồ kết nối BU – BI.

 Điều kiện chọn BI:

- Điện áp định mức : Udm BI  UHT = 110 kV

 I ld d I

k n h  I

n h I

 Bảng thông số phụ tải biến dòng điện:

1 d m

Từ sơ đồ kết nối BI ở trên và phụ lục 12 trang 334 sách: “Thiết kế NMĐ

và TBA” của tác giả Huỳnh Nhơn ta có bảng sau:

Dụng cụ Loại Phụ tải (VA) Cấp

chính xácPha A Pha B Pha C

Bảng 5.5: Thông số phụ tải biến dòng điện (thiết bị đo).

Theo sơ đồ nói điện thì thanh góp 110 kV có 2 đường dây từ hệ thống đi vào, và 2 đường dây đi ra Thanh góp có phân đoạn trên Tra bảng phụ lục 7

sách: “Thiết kế NMĐ và TBA” của tác giả Huỳnh Nhơn,chọn BI kiểu T 

Ổn định nhiệt

I nh / t nh

(kA/sec)

Sơcấp

Th

ứ cấp

2dm

 Chọn dây dẫn nối từ máy biến dòng vào các đồng hồ đo lường đặt trong

trạm : dây đồng vỏ nhựa với chiều dài l tt = 140m, đấu Y hoàn toàn

Tiết diện dây dẫn được chọn theo điều kiện:

 Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện là 6 (mm2)

 Kiểm tra ổn định lực động điện:

5.4.6 Chọn máy biến điện áp 110 kV (BU):

- Điện áp định mức: Uđm.BU = UHT = 110 kV

- Công suất định mức : �2đ�_�� ≥ ∑�2

- Chọn dây dẫn nối từ BU đến dụng cụ đo phải thỏa mãn sụt áp bé hơn 0.5%

và thỏa mãn yêu cầu vầ độ bền cơ

Phụ tải trên BC (VA)

Tra bảng phụ lục 6.2 sách: “Thiết kế NMĐ và TBA” của tác giả Huỳnh

Nhơn Chọn BU loại VCU-123 (Sơ đồ Y/Y/Δ hở).

Cấp điện

(VA)

Sơ cấp(kV)

Thứ cấp

(V)

Bảng 5.8: Thông số biến điện áp 110 KV.

Kiểm tra điều kiện:

- Về công suất: S2dm-BU = 150 (VA) > ∑ �2 =75 (VA)

- Về điện áp: Udmsc = 3 110 110kV  U 110kV

- Chọn tiết diện dây dẫn bằng đồng (chiều dài l=140m) nối thiết bị đo lường

thứ cấp BU theo điều kiện sụt áp: U% ≤ 0.5%

Tra bảng phụ lục 8.7 sách: “Thiết kế NMĐ và TBA “của tác giả Huỳnh

Nhơn Ta chọn dây như sau:

Bảng 5.9: Thông số dây dẫn nối thiết bị đo lường và BU.

r d

d

H T

diện

Đường kính (mm)

Điện trở 1 chiều

Dòng điện (ngoài trời) cho phép

(A)

Vậy chọn dây đồng có tiết diện 10 (mm2) cung cấp từ BU đến các dụng cụ đo