CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MÁY BIẾN ÁP

GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 4

CHƢƠNG 1: CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1. Giới thiệu về hệ thống điện
Trong các hệ thống điện, trạm biến áp đƣợc dùng rất rộng rãi, làm nhiệm vụ
truyền tải điện năng từ lƣới điện có điện áp 

sang lƣới điện có điện áp 

, phục
vụ cho việc truyền tải và phân phối năng lƣợng điện. Thƣờng điện năng từ nhà
máy điện đến các hộ tiêu thụ điện phải qua 3 đến 4 lần biến áp. Do vậy, công suất
tổng của các trạm biến áp cũng lớn hơn công suất tổng của các máy phát trong nhà
máy điện của HTĐ khoảng 3 đến 4 lần.
Điện áp U
1
đƣợc gọi là điện áp sơ cấp, U
2
là điện áp thứ cấp. Nếu U
1
>U
2
ta
có trạm biến áp hạ áp và ngƣợc lại U
1
<U
2

ta có trạm biến áp tăng áp. Điện áp định
mức sơ cấp của các máy biến áp U
1đm
đƣợc chọn bằng điện áp định mức của
mạng điện tƣơng ứng . Điện áp định mức thứ cấp U
2đm
của các máy biến áp
thƣờng đƣợc chọn bằng 1,05 đến 1,1 điện áp định mức của mạng điện tƣơng ứng .
Trạm biến áp tăng áp làm nhiện vụ truyền tải điện năng từ lƣới điện có điện áp
thấp lên lƣới điện có điện áp cao hơn, phục vụ cho việc truyền tải điện đến các hộ
tiêu thụ ở xa. Ngƣời ta thƣờng gặp các trạm biến áp tăng áp trong các nhà máy
điện, làm nhiệm vụ truyền tải điện năng ở điện áp máy phát lên điện áp cao để
truyền tải công suất của nhà máy điện vào hệ thống điện hoặc đến các phụ tải ở xa
nhà máy. Công suất cuả máy biến áp, số lƣợng và chuẩn loại của nó phụ thuộc
công suất cần truyền tải, số cấp điện áp và chế độ làm việc của điểm trung tính
của các lƣới điện ở phía thứ cấp của trạm.
Trạm biến áp hạ áp làm nhiệm vụ truyền tải điện năng từ lƣới điện có điện áp
cao sang lƣới điện có điện áp thấp, phục vụ cho việc phân phối và tiêu thụ năng
lƣợng điện. Trạm hạ áp đƣợc sử dụng rất nhiều trong các mạng điện và hộ tiêu thụ.
 Hiện nay nƣớc ta đang sử dụng các cấp điện áp sau đây :
- Cấp cao áp :
 500 kV dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền Bắc, Trung, Nam.
 220 kV dùng cho mạng điện khu vực.
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 5

 110 kV dùng cho mạng điện phân phối.
 Cấp trung áp :

- 22kV trung tính nối đất trực tiếp dùng cho mạng điện địa phƣơng, cung cấp
cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cƣ.
 Cấp hạ áp :
- 380/220 V dùng trong mạng hạ áp, trung tính nối đất trực tiếp.
- Do lịch sử để lại hiện nay nƣớc ta còn dùng 66, 35, 15, 10, và 6 kV.
- Trong tƣơng lai các cấp điện áp nêu trên sẽ đƣợc cải tạo để dùng thống nhất
cấp 22 kV.
2. Các yêu cầu khi thiết kế
Mục đích chính của trạm cung cấp điện là phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn
đủ điện năng với chất lƣợng nằm trong phạm vi cho phép. Ngoài ra phải đảm bảo
về kinh tế, an toàn … một phƣơng án đƣợc xem là hợp lý khi thoả mãn các yêu
cầu sau:
- Đảm bảo chất lƣợng điện năng.
- Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất loại phụ tải).
- Vốn đầu tƣ thấp .
- An toàn cho ngƣời và thiết bị.
- Thuận tiện sửa chữa vận hành.
- Tuy nhiên những yêu cầu trên lại có mâu thuẫn với nhau nên khi thiết kế cần
kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra phƣơng án tối ƣu.

II. CÁC PHƢƠNG ÁN ĐỀ NGHỊ:
1. Chọn cấp điện áp cho đƣờng dây tải điện từ hệ thống về trạm biến áp
Chọn cấp điện áp cho đƣờng dây tải điện từ hệ thống về trạm biến áp, tổng
công suất cực đại đƣờng dây cung cấp cho phụ tải của trạm biến áp:


.
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC

MSSV: 40902021 Trang 6

Cấp điện áp tính toán của đƣờng dây đƣợc tính theo công thức kinh nghiệm
Still:




 



Vậy chọn cấp điện áp tải điện 110 kV.
2. Các phƣơng án sơ đồ trạm
a. Tổng quát về sơ đồ cấu trúc trạm biến áp
Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ liên lạc giữa các phần tử có cấp điện áp khác nhau, diễn
tả mối liên hệ giữa nguồn và tải.
Chọn sơ đồ cấu trúc là một vấn đề quan trọng vì nó ảnh hƣởng nhiều đến tính
liên tục, an toàn cho phụ tải.
b. Yêu cầu của sơ đồ trạm
- Tính kinh tế.
- Tính khả thi.
- Đảm bảo độ tin cậy và an toàn.
- Tính linh hoạt.
- Tính phát triển và hiện đại.
c. Các phƣơng án lựa chọn
 Phƣơng án 1: Dùng hai máy biến áp hai cuộn dây 110/22 kV là phƣơng án đƣợc
sử dụng nhiều vì tính đảm bảo liên tục cấp điện cao.
 Ƣu điểm:
- Độ tin cậy cao.

- Khi một máy biến áp bị sự cố máy còn lại vẫn có khả năng cung cấp điện cho phụ
tải.
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng.
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 7

 Khuyết điểm:
- Số lƣợng máy biến áp nhiều, tổn thất điện năng khá lớn.


H.1.1: Sơ đồ phƣơng án hai máy biến áp
 Phƣơng án 2: Dùng ba máy biến áp hai cuộn dây 110/22 kV phƣơng án này ít
đƣợc sử dụng hơn phƣơng án 1 vì chi phí đầu tƣ cao, diện tích xây dựng tăng,
phức tạp trong việc lắp đặt.
 Ƣu điểm:
- Độ tin cậy cao.
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng.
 Khuyết điểm:
- Số lƣợng máy biến áp nhiều, tổn thất điện năng khá lớn.
- Cần đầu tƣ ban đầu lớn.
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 8

- Diện tích xây lắp lớn.

H.1.2: Sơ đồ phƣơng án ba máy biến áp

III. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƢƠNG ÁN 1:
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 9


H.1.3: Sơ đồ trạm biến áp sử dụng hai MBA 25 MVA
1. Xây dựng đồ thị phụ tải
Thông số phụ tải hạ áp:

Giờ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
P(MW)
8,4
8,4

8,4
8,4
11,2
14
16,8
16,8
16,8
16,8
19,6
19,6
Q(MVAr)
6,3
6,3
6,3
6,3
8,4
10,5
12,6
12,6
12,6
12,6
14,7
14,7
S(MVA)
10,9
10,9
10,9
10,9
14,4
17,9

21,4
21,4
21,4
21,4
24,9
24,9

Giờ
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
P(MW)
16,8
16,8
16,8
19,6
22,4
22,4
28
28
16,8

11,2
11,2
8,4
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 10

Q(MVAr)
12,6
12,6
12,6
14,7
16,8
16,8
21
21
12,6
8,4
8,4
6,3
S(MVA)
21,4
21,4
21,4
24,9
28,4
28,4
35,4
35,4

21,4
14,4
14,4
10,9

H.1.4: Đồ thị phụ tải phía 22 kV
- Tính 

và 

phía hạ

Giờ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
S(MVA)
10,9
10,9
10,9
10,9
14,4
17,9
21,4

21,4
21,4





118,81
118,81
118,81
118,81
207,36
320,41
457,96
457,96
457,96

Giờ
10
11
12
13
14
15
16
17
18
S(MVA)
21,4
24,9

24,9
21,4
21,4
21,4
24,9
28,4
28,4





457,96
620,01
620,01
457,96
457,96
457,96
620,01
806,56
806,56

GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 11


Giờ
19

20
21
22
23
24
S(MVA)
35,4
35,4
21,4
14,4
14,4
10,9





1253,16
1253,16
457,96
207,36
207,36
118,81


Tổng
S(MVA)
489,1






11179,689

- Thời gian sử dụng công suất cực đại 

phía hạ:


















- Thời gian tổn thất công suất cực đại 

phía hạ:






















2. Sơ bộ chọn công suất máy biến áp
- Công suất máy biến áp chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Khi một máy biến áp bị
sự cố, máy còn lại cho phép quá tải 1,4 lần.
- Công suất định mức tính toán:











- Ta chọn máy biến áp có số liệu sau:
- Công suất định mức: 25 MVA
- Công suất ngắn mạch: 63 kW
- Phần trăm điện áp ngắn mạch 

: 9,5%
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 12

- Tổn hao không tải: 24 kW
Chọn MBA theo PL4.7 sách HDDAMHD1 Thiết Kế Mạng Điện của thầy Hồ Văn
Hiến trang 135.
3. Kiểm tra quá tải sự cố

H.1.5: Đồ thị phụ tải phía 22 kV
- Hệ số 

trƣớc quá tải 10 giờ:

Giờ













7
0,856000
0,732736
8
0,856000
0,732736
9
0,856000
0,732736
10
0,856000
0,732736
11
0,996000
0,992016
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 13

12
0,996000

0,992016
13
0,856000
0,732736
14
0,856000
0,732736
15
0,856000
0,732736
16
0,996000
0,992016































: là khoảng thời gian 10h trƣớc quá tải.
- Hệ số 

sau quá tải 10 giờ:
Giờ












21
0,856000
0,732736
22
0,576000
0,331776
23
0,576000
0,331776
24
0,436000
0,190096
1
0,436000
0,190096
2
0,436000
0,190096
3
0,436000
0,190096
4
0,436000
0,190096
5
0,576000
0,331776
6
0,716000
0,512656

GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 14































: là khoảng thời gian 10h sau quá tải.
- Hệ số 

lúc quá tải:
Giờ












17
1.136000
1,290496
18
1,136000
1,290496
19
1,416000

2,005056
20
1,416000
2,005056























: là các khoảng thời gian lúc quá tải.
4. Tổn thất điện năng trong trạm
- Tổn thất điện năng trong trạm trong một năm:



  













 








- Tính tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải:


  













 



GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 15


Giờ












1
0,436000
0,190096
2
0,436000
0,190096
3
0,436000
0,190096
4
0,436000
0,190096
5
0,576000
0,331776
6
0,716000
0,512656
7
0,856000
0,732736
8
0,856000
0,732736
9
0,856000

0,732736
10
0,856000
0,732736
11
0,996000
0,992016
12
0,996000
0,992016
13
0,856000
0,732736
14
0,856000
0,732736
15
0,856000
0,732736
16
0,996000
0,992016
17
1,136000
1,290496
18
1,136000
1,290496
19
1,416000

2,005056
20
1,416000
2,005056
21
0,856000
0,732736
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 16

22
0,576000
0,331776
23
0,576000
0,331776
24
0,436000
0,190096










- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 ngày:


















- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 năm:





- Tổn hao sắt trong vòng 1 năm:








 



Kết luận: Tổn thất điện năng theo thời gian đặc trƣng và theo đồ thị phụ tải là phù hợp.

IV. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO PHƢƠNG ÁN 2
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 17


H.1.6: Sơ đồ trạm biến áp sử dụng 3 MBA 12,5 MVA
1. Xây dựng đồ thị phụ tải
- Thông số phụ tải hạ áp:
Giờ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
P(MW)
8,4
8,4
8,4
8,4
11,2
14
16,8
16,8
16,8
16,8
19,6
19,6
Q(MVAr)
6,3
6,3
6,3
6,3
8,4
10,5
12,6
12,6
12,6
12,6
14,7
14,7
S(MVA)
10,9

10,9
10,9
10,9
14,4
17,9
21,4
21,4
21,4
21,4
24,9
24,9

GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 18

Giờ
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

P(MW)
16,8
16,8
16,8
19,6
22,4
22,4
28
28
16,8
11,2
11,2
8,4
Q(MVAr)
12,6
12,6
12,6
14,7
16,8
16,8
21
21
12,6
8,4
8,4
6,3
S(MVA)
21,4
21,4
21,4

24,9
28,4
28,4
35,4
35,4
21,4
14,4
14,4
10,9


H.1.7: Đồ thị phụ tải phía 22 kV
2. Sơ bộ chọn công suất máy biến áp
- Công suất định mức tính toán:










- Chọn máy biến áp có số liệu sau:
- Công suất định mức: 12,5 MVA
- Tổn thất ngắn mạch: 45 kW
- Phần trăm điện áp ngắn mạch 

9,4 %

GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 19

- Tổn hao không tải: 15 kW
3. Kiểm tra quá tải sự cố

H.1.8: Đồ thị phụ tải phía 22 kV
- Hệ số 

trƣớc quá tải 10 giờ:

Giờ












7
0,856000
0,732736
8

0,856000
0,732736
9
0,856000
0,732736
10
0,856000
0,732736
11
0,996000
0,992016
12
0,996000
0,992016
13
0,856000
0,732736
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 20

14
0,856000
0,732736
15
0,856000
0,732736
16
0,996000

0,992016































: là khoảng thời gian 10h trƣớc quá tải.
- Hệ số 

sau quá tải 10 giờ:
Giờ












21
0,856000
0,732736
22
0,576000
0,331776
23
0,576000
0,331776
24
0,436000
0,190096

1
0,436000
0,190096
2
0,436000
0,190096
3
0,436000
0,190096
4
0,436000
0,190096
5
0,576000
0,331776
6
0,716000
0,512656































: là khoảng thời gian 10h sau quá tải.
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 21

- Hệ số 

lúc quá tải:
Giờ













17
1,136000
1,290496
18
1,136000
1,290496
19
1,416000
2,005056
20
1,416000
2,005056
























: là các khoảng thời gian lúc quá tải.
4. Tổn thất điện năng trong trạm biến áp
- Tổn thất điện năng trong trạm trong một năm:


  














 








- Tính tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải


  














Giờ












1
0,872000
0,760384
2
0,872000
0,760384
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 22

3
0,872000
0,760384
4
0,872000
0,760384

5
1,152000
1,327104
6
1,432000
2,050624
7
1,712000
2,930944
8
1,712000
2,930944
9
1,712000
2,930944
10
1,712000
2,930944
11
1,992000
3,968064
12
1,992000
3,968064
13
1,712000
2,930944
14
1,712000
2,930944

15
1,712000
2,930944
16
1,992000
3,968064
17
2,272000
5,161984
18
2,272000
5,161984
19
2,832000
8,020223
20
2,832000
8,020223
21
1,712000
2,930944
22
1,152000
1,327104
23
1,152000
1,327104
24
0,872000
0,760384









- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 ngày:
GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM CHỌN MBA

SVTH: VI VĂN PHÚC
MSSV: 40902021 Trang 23




















- Tổn thất điện năng trong đồng của trạm biến áp trong 1 năm:





- Tổn hao sắt trong vòng 1 năm:







 

