Tải bản đầy đủ

Thiết kế hệ thống điện trạm biến áp 22011022kv

z
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN KỸ THUẬT



BÁO CÁO
ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP
220/110/22 kV
Ngành: Kỹ thuật điện – điện tử
Chuyên ngành: Điện công nghiệp

Giảng viên hướng dẫn : Đoàn Thị Bằng
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Minh Trọng

Lớp


: 14DDC03

MSSV

: 1411020338

TP. Hồ Chí Minh, 10/2017


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG
BM01/QT05/
ĐT-KT

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao cho sinh viên nộp về văn phòng Viện
trong 02 tuần đầu thực hiện đồ án môn học)
1. Sinh viên thực hiện đề tài
Họ tên

: Nguyễn Minh Trọng

Ngành

: Kỹ thuật điện, điện tử

MSSV: 1411020338

Lớp:14DDC03

Chuyên ngành : Điện công nghiệp
2. Tên đề tài: Thiết kế phần điện trạm biến áp 220/110/22kV với các thông số ở trang
02 đính kèm
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 03 tháng 10 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV với các thông số sau:
1. Điện áp hệ thống:
UHT = 220kV, số đường dây là 2.
SHT= 8000 ( MVA); xht = 0,4 ()
2. Các phụ tải ở cấp điện áp:
2.1: Phụ tải ở 220kV:
- Có 2 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85
- Công suất: Smax = 80 x 1,3 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 220kV như hình 1.1
100

100S%
90
80
70
60
60
50
50
40
30
20
10
0
0
2
4

90

90

80

80
70
50

t(h)
6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải ở cấp 220kV
2.2: Phụ tải ở 110kV:
- Có 4 đường dây, hệ số công suất cos = 0,8
- Công suất: Smax = 60 x 1,4 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 110kV như hình 1.2
100

100S%

100
90

90
80

80

80
70

70

70
60
50

50

50

40
30
20
10

t(h)

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Hình 1.2: Đồ thị phụ tải ở cấp 110kV

22

24


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

2.3: Phụ tải ở 22kV:
- Có 6 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85
- Công suất: Smax = 40 x 1,1 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 22kV như hình 1.3
100

S%

100
90

90

90

80

80

70

70

60

60

50

50

50
40
30
20
10
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải ở cấp 22kV

20

22

t(h)

24


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG
BM04/QT05/ĐTKT

Viện Kỹ thuật Hutech

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(GVHD nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Viện)
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 1):
(1) NGUYỄN MINH TRỌNG
MSSV: 1411020338
Lớp: 14DDC03
(2) .......................................................... MSSV: ………………… Lớp: ...............
(3) .......................................................... MSSV: ………………… Lớp: ...............

2.
3.

4.

5.

Ngành
: Kỹ thuật điện – điện tử
Chuyên ngành : Điện công nghiệp
Tên đề tài: Thiết kế phần điện trạm biến áp 220/110/22kV
Tổng quát về ĐA:
Số trang:
112
Số chương:
11
Số bảng số liệu:
15
Số hình vẽ:
27
Số tài liệu tham khảo: 3
Phần mềm tính toán: 0
Số bản vẽ kèm theo: 3
Hình thức bản vẽ:
Autocad
Hiện vật (sản phẩm) kèm theo: 0
Nhận xét:
a) Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b) Những kết quả đạt được của ĐA:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
c) Những hạn chế của ĐA:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Đề nghị:
Được bảo vệ (hoặc nộp ĐA để chấm) 
Không được bảo vệ 
TP. HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Ghi chú: Đính kèm Phiếu chấm điểm ĐA/KLTN


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG
BM03/QT05/ĐTKT

Viện Kỹ thuật Hutech
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRẠM BIẾN ÁP
Họ và tên SV:

Nguyễn Minh Trọng

MSSV: 1411020338

Lớp: 14DDC03

Nội dung hướng dẫn

Nội dung thực hiện

Giao đề tài: Thiết kế phần

Tìm hiểu về trạm biến áp

Ca: 3
Ngày: 3/10/2017

điện trạm biến áp 220/ 110/
22 kV

220/110/22kV

2
Ca: 3
Ngày: 11/10/2017

Tổng quan về trạm biến áp

Tính toán công suất, cân

và cân bằng phụ tải

bằng công suất và vẽ đồ thị
phụ tải của toàn trạm.

1

3

Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp

Ca:3
Ngày:18/10/2017
4
Ca: 3
Ngày: 25/10/2017

Sơ đồ cấu trúc và chọn
phương án thiết kế trạm biến
áp

Chọn máy biến áp điện lực Chọn máy biến áp điện lực,
và tính tổn thất điện năng tính tổn thất điện năng trong
trong máy biến áp.
máy biến áp.

Tính tổn thất điện năng Tính tổn thất điện năng
Ca: 3
trong máy biến áp và vẽ sơ trong máy biến áp và vẽ sơ
Ngày: 01/11/2017
đồ nối điện.
đồ nối điện.
5

6
Ca: 3
Ngày: 08/11/2017
7
Ca: 3
Ngày: 15/11/2017
8
Ca: 3
Ngày: 23/11/2017

Chọn sơ đồ nối điện và tính Chọn sơ đồ nối điện và tính
toán ngắn mạch.
toán ngắn mạch.

9

Thiết kế chống sét và nối đất Thiết kế chống sét và nối đất

Chọn khí cụ điện và phần Chọn khí cụ điện và phần
dẫn điện cho trạm biến áp.
dẫn điện cho trạm biến áp.
Tính phần tự dùng cho trạm Tính phần tự dùng cho trạm
biến áp và chọn phương án biến áp và chọn phương án
thiết kế.
thiết kế.

Ca: 3
hệ thống cho trạm biến áp.
Ngày: 30/11/2017
10
Hoàn thiện báo cáo
Ca: 3
Ngày: 07/12/2017

hệ thống cho trạm biến áp.
Hoàn thiện báo cáo

Ký tên


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG
MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................2
PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRẠM
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1. Giới thiệu về trạm biến áp: ..............................................................................4
1.2. Phân loại trạm biến áp:....................................................................................4
1.2.1. Theo điện áp: .............................................................................................4
1.2.2. Theo chức năng: ........................................................................................4
1.2.3.

Theo cấu trúc: ............................................................................................4

1.3. Các thiết bị chính trong trạm biến áp: ...........................................................5
1.4. Những vấn đề chính khi thiết kế trạm biến áp: .............................................5
1.4.1. Vị trí đặt trạm biến áp được xác định dựa trên các điều kiện sau: ............5
1.4.1. Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp: .............................................................6
1.5. Nhiệm vụ thiết kế: ............................................................................................6
1.5.1. Điện áp hệ thống: .......................................................................................6
1.5.2.

Các phụ tải ở cấp điện áp:..........................................................................6

1.6. Trình tự thiết kế: ..............................................................................................8
CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI
2.1. Khái niệm cân bằng công suất: .......................................................................9
2.2. Đồ thị phụ tải của từng cấp điện áp: ..............................................................9
2.1.1. Đồ thị phụ tải của cấp 220kV: ...................................................................9
2.1.2. Đồ thị phụ tải của cấp 110kV: .................................................................10
2.1.3. Đồ thị phụ tải của cấp 22kV: ...................................................................11
2.1.4. Đồ thị phụ tải của trạm: ................................................................................12
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI
3.1. Khái niệm: .......................................................................................................14
3.2. Sơ đồ cấu trúc và chọn phương án thiết kế cho trạm biến áp: ..................14
3.2.1. Phương án 1: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây. Phụ tải cấp
22kv được lấy từ cuộn hạ của MBA. .......................................................14
3.2.2. Phương án 2: Dùng 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kv và 2 máy
3.2.3.

biến áp hai cuộn dây 110/22 kv. ..............................................................16
Phương án 3: Dùng 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kv và 2 máy
biến áp hai cuộn dây 220/22 kv. ..............................................................17


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP
3.2.4.

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Phương án 4: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây để tải công suất
từ điện áp cao sang trung và sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công
suất từ điện áp trung sang hạ. ..................................................................18

3.3. Nhận xét: .........................................................................................................19
CHƯƠNG 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
4.1. Khái niệm chung: ...........................................................................................20
4.1.1. Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc điểm sau: ............................20
4.1.2.

Hệ thống làm mát máy biến áp: ...............................................................21

4.2. Khả năng quá tải của máy biến áp: ..............................................................22
4.2.1. Quá tải bình thường (qua tải thường xuyên): ..........................................22
4.2.2. Qua tải sự cố: ...........................................................................................23
4.3. Các phương án chọn máy biến áp: ...............................................................24
4.3.1. Phương án 1: ............................................................................................24
4.3.2. Phương án 2: ............................................................................................26
4.3.3.

Phương án 4 : ...........................................................................................29

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TỔN THẤT TRONG MÁY BIẾN ÁP
5.1. Khái niệm: .......................................................................................................32
5.2. Cách tính tổn thất điện năng của các loại máy biến áp: .............................32
5.2.1. Tổn thất điện năng trog máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:..........................32
5.2.2. Tổn thất điện năng trog máy biến áp từ ngẫu: .........................................32
5.3. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp: ................................................33
5.3.1. Tính tổn thất điện năng trong MBA của phương án 1: ...........................33
5.3.2. Tính tổn thất điện năng trong MBA của phương án 2: ...........................36
5.3.3. Tính tổn hao điện năng trong MBA của phương án 4: ............................38
CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
6.1. Khái niệm: .......................................................................................................42
6.2. Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản: ...................................................................43
6.2.1. Nhóm thứ nhất: ........................................................................................43
6.2.2. Nhóm thứ hai:. .........................................................................................44
6.2.3. Nhóm thứ ba: ...........................................................................................45
6.2.4. Sơ đồ cầu: ................................................................................................46
6.3. Chọn sơ đồ nói điện cho các phương án:......................................................47
6.3.1. Sơ đồ nối điện của phương án 1: .............................................................48
6.3.2.
6.3.3.

Sơ đồ nối điện của phương án 2: .............................................................49
Sơ đồ nối điện của phương án 4: .............................................................50

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
7.1. Lý thuyết tính toán ngắn mạch: ....................................................................51


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

7.1.1. Khi tính toán ngắn mạch cần quan tâm đến những giả thiết sau: ............53
7.1.2. Trình tự tính toán ngắn mạch ba pha: ......................................................53
7.2. Tính toán ngắn mạch: ....................................................................................52
7.2.1. Các công thức cần thiết để xác định điện kháng: ....................................53
7.2.2.

Các đại lượng cơ bản: ..............................................................................53

7.3. Tính ngắn mạch cho từng phương án: .........................................................54
7.3.1. Phương án 1: ............................................................................................54
7.3.2.
7.3.3.

Phương án 2: ............................................................................................57
Phương án 4: ............................................................................................59

CHƯƠNG 8: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN
8.1. Khái niệm chung: ...........................................................................................62
8.1.1. Các khí cụ điện: .......................................................................................63
8.1.2.

Các phần dẫn điện:...................................................................................63

8.2. Những vấn đề có liên quan đến tính toán để chọn các khí cụ điện và phần
dẫn điện: ..........................................................................................................63
8.2.1. Tính toán các chế độ làm việc: ................................................................63
8.2.2. Tính toán xung nhiệt của dòng ngắn mạch:.............................................64
8.2.3.

Các điều kiện chung để chọn khí cụ và phần dẫn điện:...........................64

8.3. Chọn máy cắt, dao cách ly cho các phương án:...........................................65
8.3.1. Máy cắt: ...................................................................................................65
8.3.2. Dao cách ly: .............................................................................................70
8.4. Thanh dẫn – thanh góp: .................................................................................74
8.4.1. Thanh dẫn – thanh góp đơn, tiết diện hình chữ nhật: ..............................74
8.4.2. Chọn dây dẫn: ..........................................................................................75
8.4.3. Chọn thanh dẫn – thanh góp: ...................................................................75
8.5. Chọn máy biến dòng(BI), máy biến điện áp (BU): ......................................77
8.5.1. Máy biến dòng (BI): ................................................................................77
8.5.2. Chọn máy biến dòng (BI): .......................................................................79
8.5.3. Máy biến điện áp (BU): ...........................................................................80
8.5.4. Chọn máy biến điện áp (BU): ..................................................................81
CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG CỦA TRẠM BIẾN ÁP
9.1. Chọn máy biến áp tự dùng: ...........................................................................84
9.2. Tính toán ngắn mạch cho cấp điện áp 0,4kV: .............................................85
9.3. Chọn cáp ngầm và tủ tự dùng: ......................................................................85
9.3.1. Chọn cáp ngầm từ máy biến áp đến tủ tự dùng 0,4 kV: ..........................85
9.3.2. Chọn tủ tự dùng 0,4 kV: ..........................................................................86


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ
10.1. Khái niệm: .......................................................................................................87
10.1.1. Chi phí kinh tế dược xác định như sau: ..................................................87
10.1.2. Phí vận hành hằng năm:...........................................................................87
10.1.3. Vốn đầu tư: ..............................................................................................87
10.2. Phần tính toán: ...............................................................................................89
10.2.1. Phương án 1: ............................................................................................89
10.2.2. Phương án 2: ............................................................................................89
10.2.3. Phương án 4: ............................................................................................89
10.3. So sánh kinh tế và kỹ thuật: ..........................................................................90
PHẦN B: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
CHƯƠNG 1: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM
1.1. Khái niệm chung: ...........................................................................................91
1.2. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét: .....................................................................92
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét: ........................................................92
1.2.2. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét: .........................................................93
1.2.3.

Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét: .....................................................94

1.3. Các yêu cầu kỹ thuật kinh tế khi dùng hệ thống cột thu sét để bảo vệ sét
đánh trực tiếp vào trạm biến áp: ..................................................................95
1.3.1. Về mặt kỹ thuật:.......................................................................................95
1.3.2. Về mặt kinh tế:.........................................................................................95
1.3.3. Các mặt khác: ..........................................................................................95
1.4. Áp dụng tính toán cho trạm: .........................................................................95
1.4.1. Cấp 220 kV: .............................................................................................95
1.4.2.
1.4.3.
1.4.4.
1.4.5.

Cấp 110 kV: .............................................................................................98
Kiểm tra phạm vi bảo vệ các cột thu sét đã chọn: ...................................99
Cấp 22 kV: .............................................................................................103
Kết luận chung về cột thu sét, kim thu sét của trạm: .............................104

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT
2.1. Khái niệm: .....................................................................................................105
2.2. Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất: ......................................................105
2.2.1. Hệ thống nối đất tự nhiên: .................................................................... 105
2.2.2. Hệ thống nối đất nhân tạo: .................................................................... 106
2.2.3. Hệ thống nối đất làm việc: .................................................................... 106
2.2.3. Hệ thống nối đất bảo vệ: ....................................................................... 106
2.3. Áp dụng tính toán nối đất cho trạm: ..........................................................107
2.3.1. Tính toán điện trở nối đất tự nhiên khu vực phân phối 220kV: ........... 107


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

2.3.2. Tính toán điện trở nối đất tự nhiên khu vực phân phối 110kV: ........... 107
2.4. Nối đất an toàn cho cấp 22 kV: ...................................................................108
2.4.1. Điện trở nối đất mạch vòng thanh: ....................................................... 108
2.4.2. Xác định RC của mạch vòng: ................................................................ 109
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 112
BẢN VẼ THIẾT KẾ


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG
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 lực đã đóng một
vai trò hết sức quan trọng, là then chốt, là điều kiện không thể thiếu của ngành sản
xuất công nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc... 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 trạm biến
áp truyền tải và phân phối điện năng. 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 trạm biến áp là yêu cầu
bắt buộc với sinh viên ngành điện công nghiệp.
Đồ án: “Thiết kế hệ thống điện trạm biến áp 220/110/22kV” là một bước
làm quen của sinh viên ngành điện công nghiệp về lĩnh vực thiết kế trạm biến áp.
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 cô Đoàn Thị Bằng, 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 dân cư, khu công nghiệp, khu
chế xuất… Chính vì vậy, vấn đề đặt ra là chúng ta phải có năng lực thiết kế các
trạm biến áp cung cấp điện một cách bài bản và đúng quy cách, phù hợp với các
tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
3. Mục đích nghiên cứu:
Ngày nay, trong vấn đề truyền tải điện tới các hộ tiêu thụ việc thiết kế trạm biến
áp là một khâu rất quan trọng. Nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ vì
vậy, đòi hỏi không gian sinh hoạt và mức tiêu thụ về điện cũng tăng cao. Do đó
SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

2


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

việc thiết kế trạm biến áp đảm bảo đủ điện năng cung cấp đến hộ tiêu thụ không
thể thiếu được trong xu thế hiện nay.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu:
Tìm hiểu, thu thập kiến thức các môn học: nhà máy điện- trạm biến áp và bảo
vệ rơle, hệ thống cung cấp điện, mạng truyền tải, an toàn điện, kỹ thuật cao áp.
Thiết kế trạm biến áp đảm bảo hoạt động truyền tải điện ổn định trên toàn hệ
thống. Tính toán, thiết kế phát huy hết năng suất và đảm bảo tính năng tối ưu của
trạm biến áp trong hệ thống.
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.
6. Các kết quả đạt được của đề tài:
- Độ tin cậy cấp điện: đảm bảo được điện năng cung cấp đến phụ tải.
- 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 thiết bị và con người nhờ hệ thống
chống sét – nối đất trạm biến áp.
7. Kết cấu đồ án: Gồm 2 phần (12 chương):
-

-

PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRẠM
+ Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
+ Chương 2: Cân bằng công suất phụ tải
+ Chương 3: Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp
+ Chương 4: Chọn máy biến áp điện lực
+ Chương 5: Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
+ Chương 6: Sơ đồ nối điện
+ Chương 7: Tính toán ngắn mạch
+ Chương 8: Chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện
+ Chương 9: Thiết kế phần tự dùng của trạm biến áp
+ Chương 10: Tính toán kinh tế-kỹ thuật lụa chọn phương án thiết kế

-

PHẦN B: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
+ Chương 1: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm
+ Chương 2: Tính toán nối đất cho trạm biến áp

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

3


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

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:
1.2.1. Theo điện áp:
- Trạm tăng áp: được đặt ở các nhà máy điện để tăng điện áp từ cấp máy phát
lên cấp truyền tải.
-

Trạm giảm áp: được đặt ở gần các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi điện áp từ
cấp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu của phụ tải.

1.2.2. Theo chức năng:
- Trạm trung gian: hay còn gọi là trạm biến áp khu vực, thường có điện áp sơ
cấp lớn, cung cấp cho một khu vực phụ tải lớn ở các vùng miền, tỉnh thành,
khu công nghiệp lớn... Điện áp phía sơ cấp thường là 500; 220; 110kV, phía
thứ cấp thường là 110; 66; 35; 22; 15kV.
-

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.

1.2.3. Theo cấu trúc:
- Trạm ngoài trời: phù hợp với các trạm khu vự và trạm địa phương có công
suất lớn.
-

Trạm trong nhà: phù hợp với các trạm địa phương và các nhà máy có công
suất nhỏ.

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

4


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

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.

-

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.
SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

5


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

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 tính khả thi.
Tuy nhiên những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau. Do đó, khi thiết kế
cần kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra phương án tối ưu.

1.5.

Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế phần điện và hệ thống chống sét – nối đất của trạm biến áp
220/110/22kV với các thông số sau:

1.5.1. Điện áp hệ thống:
UHT = 220kV, số đường dây là 2.
SHT= 8000 (MVA); Xht = 0,4 ()
Chiều dài đường dây 100km.
1.5.2. Các phụ tải ở cấp điện áp:
1.5.2.1. Phụ tải ở 220kV:
- Có 2 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85
- Công suất: Smax = 104 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 220kV như hình 1.1
S%

100

100
90

90

90

80

80

80
70

70

60

60
50

50

50

40
30
20

10
0

t(h)
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải ở cấp 220kV
SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

6


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Phụ tải ở 110kV:

1.5.2.2.

- Có 4 đường dây, hệ số công suất cos = 0,8
- Công suất: Smax = 84 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 110kV như hình 1.2
100

100

S%

100
90

90
80

80

80
70

70

70
60
50

50

50

40
30
20
10
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

t(h)

22

24

Hình 1.2: Đồ thị phụ tải ở cấp 110kV
Phụ tải ở 22kV:

1.5.2.3.

- Có 6 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85
- Công suất: Smax = 44( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 22kV như hình 1.3
100

S%

100

90

90

90

80

80

70

70
60

60

50

50

50
40
30
20
10
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

t(h)

24

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải ở cấp 22kV

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

7


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP
1.6.

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Trình tự thiết kế:
Theo số liệu ban đầu đã cho, thiết kế trạm biến áp theo trình tự sau:
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 cấc phần dẫn điện.
8. Thiết kế phần tự dùng của trạm biến áp.
9. Tính toán kinh tế - kỹ thuật quyết định phương án thiết kế.
10. Thiết kế chống sét cho trạm.
11. Nối đất cho trạm.

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

8


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

CHƯƠNG 2:

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI

Khái niệm cân bằng công suất:
Cân bằng công suất là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có cân bằng
hay không. Cân bằng công suất có vai trò quan trọng trong thiết kế cung cấp điện của
2.1.

trạm biến áp. Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống sẽ không được đảm bảo
công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó. Như vậy, việc cân bằng công
suất là thiết kế để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện liên tục và chất lượng điện năng.
Phụ tải là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nó biến đổi điện
năng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản suất và sinh hoạt, tuỳ theo
tầm quan trọng của phụ tải đối với nền kinh tế mà phụ tải chia làm 3 loại.
2.2.

Đồ thị phụ tải của từng cấp điện áp:
2.1.1. Đồ thị phụ tải của cấp 220kV:
100

100

S%
90

90

90

80

80

80
70

70
60

60
50

50

50

40
30
20
10

t (h)

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 2.1: Đồ thị phụ tải của cấp 220kV

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

9


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 220kV:
Công suất phụ tải

Thời gian (h)
Từ..................đến

S (MVA)

P (MW)

Q (MVAr)

%

0..................2

52

44,2

27,39

50

2..................4

62,4

53,04

32,87

60

4..................6

83,2

70,72

43,83

80

6..................8

83,2

70,72

43,83

80

8..................10

93,6

79,56

49,31

90

10..................12

104

88,4

54,79

100

12..................14

104

88,4

54,79

100

14..................16

104

88,4

54,79

100

16..................18

83,2

70,72

43,83

80

18..................20

93,6

79,56

49,31

90

20..................22

72,8

61,88

38,35

70

22..................24

52

44,2

27,39

50

2.1.2. Đồ thị phụ tải của cấp 110kV:
100

100

S%

100
90

90
80

80

80
70

70

70
60
50

50

50

40
30
20
10
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

t(h)

24

Hình 2.2: Đồ thị phụ tải của cấp 110kV

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

10


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 110kV:
Công suất phụ tải

Thời gian (h)
Từ..................đến

S (MVA)

P (MW)

Q (MVAr)

%

0..................2

42

33,6

25,2

50

2..................4

58,8

47,04

35,28

70

4..................6

58,8

47,04

35,28

70

6..................8

67,2

53,76

40,32

80

8..................10

84

67,2

50,4

100

10..................12

84

67,2

50,4

100

12..................14

75,6

60,48

45,36

90

14..................16

84

67,2

50,4

100

16..................18

84

67,2

50,4

100

18..................20

67,2

53,76

50,4

80

20..................22

58,8

47,04

35,28

70

22..................24

42

33,6

25,2

50

2.1.3. Đồ thị phụ tải của cấp 22kV:
S%

100

100
90

90

90

80
80
70
70

60

60

50

50

50

40
30
20
10

t(h)

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 2.3: Đồ thị phụ tải của cấp 22kV

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

11


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 22kV:
Công suất phụ tải

Thời gian (h)
Từ..................đến

S (MVA)

P (MW)

Q (MVAr)

%

0..................2

22

18,7

11,59

50

2..................4

26,4

22,44

13,91

60

4..................6

26,4

22,44

13,91

60

6..................8

35,2

29,92

18,54

80

8..................10

39,6

33,66

20,86

90

10..................12

39,6

33,66

20,86

90

12..................14

44

37,4

23,18

100

14..................16

44

37,4

23,18

100

16..................18

39,6

33,66

20,86

90

18..................20

39,6

33,66

20,86

90

20..................22

30,8

26,18

16,23

70

22..................24

22

18,7

11,59

50

2.1.4. Đồ thị phụ tải của trạm:
Để tổng hợp đồ thị phụ tải có thể dùng phương pháp tổng hợp bảng đồ thị
phụ tải theo phương pháp thành lập bảng như sau:
Bảng phân theo thời gian:
Thời gian (h)
Từ................đến
0..................2
2..................4
4..................6
6..................8
8..................10
10..................12
12..................14
14..................16
16..................18
18..................20
20..................22
22..................24

S220
(MVA)
52
62,4
83,2
83,2
93,6
104
104
104
83,2
93,6
72,8
52

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

Công suất phụ tải
S110
S22
Tự dùng
(MVA) (MVA) (MVA)
42
22
0,5
58,8
26,4
0,5
58,8
26,4
0,5
67,2
35,2
0,5
84
39,6
0,5
84
39,6
0,5
75,6
44
0,5
84
44
0,5
84
39,6
0,5
67,2
39,6
0,5
58,8
30,8
0,5
42
22
0,5

Tổng
(MVA)
116,5
148,1
168,9
186,1
217,7
228,1
224,1
232,5
207,3
200,9
162,9
116,5

%
50,1
63,7
72,6
80
93,6
98,1
96,4
100
89,2
86,4
70,1
50,1

12


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

S%
98.1

100

100

96.4

93.6

89.2

90

86.4

80

80

72.6

70

70.1

63.7

60

50.1

50.1

50
40
30
20
10

t(h)

0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 2.4: Đồ thị tổng hợp của toàn trạm

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

13


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

CHƯƠNG 3:
3.1.

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP

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

hệ thống điện.
Nguồn của trạm biến áp 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. Với các trạm biến áp tiêu thụ cũng có thể có máy phát dự phòng để cung cấp
điện cho các phụ tải khi có sự cố trong hệ thống, trường hợp này các máy phát dự
phòng được xem là nguồn. Do đó, hệ thống luôn được xem là thành phần quan trọng,
cấu trúc của trạm biến áp phải luôn luôn giữ liên lạc chặt chẽ.
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 bị 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.
Thường một trạm biến áp có thể có nhiều phương án cấu trúc khác nhau. Để
chọn phương án nào cần cân nhắc các khía cạnh sau:
- Số lượng máy biến áp.
3.2.

Tổng công suất máy biến áp.
Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp.
Tổn hao điện năng tổng qua máy biến áp.

Sơ đồ cấu trúc và chọn phương án thiết kế cho trạm biến áp:
3.2.1. Phương án 1: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây. Phụ tải cấp
22kv được lấy từ cuộn hạ của MBA.
Các cấp điện áp cao, trung đều có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy
biến áp tự ngẫu sẽ có nhiều ưu điểm hơn so với máy biến áp ba cuộn dây.

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

14


ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP

GVHD: ĐOÀN THỊ BẰNG

Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây. Phụ tải
cấp 22 kv được lấy từ cuộn hạ của MBA
-

-

Ưu điểm:
o Độ tin cậy cao.
o Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
o Sơ đồ cấu trúc rõ ràng.
o Số lượng máy biến áp ít.
o Tổn thất điện năng bé.
o Trọng lượng, kích thước bé hơn dùng máy biến áp ba cuộn dây
Khuyết điểm:
o Khó chọn máy biến áp có công suất phù hợp.
o 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.
o 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.

SVTH: NGUYỄN MINH TRỌNG

15


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×