Thiết kế trạm biến áp 220 110KV trung gian Tiền Giang

LỜI NÓI ĐẦU
  
- Trạm Biến p đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống năng lượng .Cùng với sự phát
triển của hệ thống năng lượng điện quốc gia,dẫn đến ngày càng xuất hiện nhiều nhà máy điện
và trạm biến áp có công suất lớn. Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế –kỹ thuật trong
thiết kế, xây dựng và vận hành chúng sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc
dân nói chung và đối với ngành điện công nghiệp nói riêng.
- Để đảm bảo cho việc cung cấp điện được tốt đòi hỏi phải xây dựng được một hệ
thống điện gồm các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng hoạt động một cách
thống nhất với nhau. Trong đó trạm biến áp đóng vai trò rất quan trọng vì muốn truyền tải điện
năng đi xa hoặc giảm điện áp xuống thấp cho phù hợp nơi tiêu thụ ta dùng biến áp là kinh tế và
thuận tiện nhất.
- Công nghiệp điện lực giữ vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng đất nước. Khi xây
dựng một thành phố, một khu công nghiệp, một nhà máy, một vùng kinh tế trọng điểm… chúng
ta phải nghỉ ngay đến một hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con
người, cung cấp cho các thiết bò của khu vực kinh tế và của nhà máy.
- Tính phức tạp của trạm biến áp không những về đặt trưng cấu trúc của nó, mà phải còn
dự báo sự phát triển của nó trong tương lai phân cấp trong không gian và tính đa chỉ tiêu cần
thoả mãn nhưng không tồn tại mâu thuẩn giữa chúng ( vốn đầu tư nhỏ, độ tin cậy cao, thời gian
xây dựng ngắn chất lượng điện năng tốt)
- Quyển luận án này được thực hiện trên kết quả học tập cùng với sự hướng dẫn tận
tình của thầy PHAN KẾ PHÚC và các tài liệu tham khảo.

LỜI CẢM ƠN
  
Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Kỹ
Thuật Công Nghệ và các thầy cô trong khoa Điện –
Điện Tử đã cung cấp các kiến thức cần thiết và cơ bản
nhất trong ngành điện công nghiệp trong quá trình học
tại trường.
Với những kiến thức lý thuyết đã học tại trường,

các tài liệu tham khảo và học hỏi những người làm công
việc thiết kế . Tuy nhiên trong quá trình thiết kế không
thể tránh khỏi những sai sót và kiến thức còn hạn chế
.Rất mong được sự đóng góp ý kiến và nhận được sự
phê bình của thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình
của thầy PHAN KẾ PHÚC và các thầy cô trong bộ
môn điện công nghiệp đã giúp em hoàn thành tập luận
án này.
Sinh Viên
Nguyễn Văn Bé Tám
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN BÙI NGỌC THƯ
THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP HUỲNH NHƠN
BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ NGUYỄN HOÀNG VIỆT
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHAN THỊ THANH BÌNH
DƯƠNG LAN HƯƠNG
PHAN THỊ THU VÂN
KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP TẬP I VÀ II HOÀNG VIỆT
THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP NGUYỄN HỮU KHÁI
SỔ TAY TRA CỨU CÔNG NGHIỆP
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO KHÁC
CẨM NANG ĐÓNG CẮT CỦA HÃNG ABB
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1
I/ Giới thiệu tổng quát về trạm biến áp 1
II/ Phân loại 1
III/ Các yêu cầu chính khi thiết kế trạm biến áp 2
IV/ Vò trí đặt trạm 3
V/ Nhiệm vụ của trạm biến áp được thiết kế 3

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI 4
I/ Cân bằng công suất 4
II/ Đồ thò phụ tải của trạm 4
CHƯƠNG III: CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM 9
I/ Tổng quát 9
II/ Các dạng sơ đồ cấu trúc của trạm 9
III/ Các dạng sơ đồ nối điện 14
CHƯƠNG IV: CHỌN MÁY BIẾN ÁP 19
I/ Tổng quát 19
II/ Chọn máy biến áp chính cho trạm 20
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO TRẠM BIẾN ÁP 25
I/ Các vấn đề chung 25
II/ Tính toán ngắn mạch ba pha cho các phương án 28
CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 35
I/ Khái niệm 35
II/ Các công thức tính toán 35
III/ Tính toán tổn thất điện năng cho phương án 1 36
IV/ Tính toán tổn thất điện năng cho phương án 3 37
CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN CHO MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 39
I/ Khái niệm chung 39
II/ Lựa chọn máy cắt và dao cách ly 46
CHƯƠNG VIII: SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 47
I/ Tổng quát 47
II/ So sánh kinh tế kỹ thuật chọn phương án 48
CHƯƠNG IX:LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN 52
I/ Tổng quát 52
II/ Chọn thanh góp thanh dẫn 52
III/ Chọn máy biến dòng điện (BU) và biến điện áp (BI) 61
IV/ Lựa chọn chống sét van 67
V/ Lựa chọn sứ cách điện 69

CHƯƠNG X: ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP 72
I/ Khái niệm chung 72
II/ Nguồn tự dùng trong trạm 72
III/ Chọn công suất máy biến áp tự dùng 72
IV/ Chọn cáp và CB hạ áp 73
CHƯƠNG XI: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT TRẠM BIẾN ÁP 74
I/ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 74
II/ Các phương án thiết kế bảo vệ chống sét 75
III/ Tính toán cụ thể chống sét đánh trực tiếp vào trạm 79
CHƯƠNG XII: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM 90
I/ Giới thiệu một số loại rơle thường dùng trong trạm biến áp 90
II/ Tính toán dòng ngắn mạch của trạm biến áp 93
CHƯƠNG XIII: LỰA CHỌN RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 100
I/ Bảo vệ thanh góp 22KV 100
III/ Bảo vệ máy biến áp ba cuộn dây 102
CHƯƠNG XIV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 106
I/ Khái niệm chung 106
II/ Các yêu cầu kỹ thuật thiết kế hệ thống nối đất cho trạm 106
III/ Tính toán nối đất cho trạm biến áp 107

Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
I- GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP:
- Trạm biến áp là một công trình dùng để chuyển đổi điện năng từ cấp này
sang cấp khác, để chuyển tải hoặc phân phối cho các trạm biến áp khác. Đường
dây tải điện, trạm biến áp và các máy phát điện tạo thành một hệ thống truyền tải
thống nhất vì vậy trạm biến áp phụ thuộc vào hệ thống điện và nhu cầu truyền tải
của phụ tải để đảm bảo tính cung cấp điện cao.

- Khi thiết kế trạm biến áp thì phải đảm bảo sau cho phụ tải được liên tục
cung cấp điện. Đây là một vấn đề quan trọng trong thiết kế. Hạn chế tối đa sự cố
xảy ra mất điện. Đồng thời khi thết kế ta phải dự báo được phụ tải phát triển
trong tương lai. Vì vậy khi thiết kế trạm phải có hai nguồn cung cấp trở lên và
trong trạm phải có dự trữ kể cả máy biến áp dự phòng và nguồn điện phải có khả
năng truyền tải cho nhau.
II- PHÂN LOẠI
1- Theo nhiệm vụ:
- Trạm biến áp trung gian : Là trạm lấy điện từ hệ thống 220KV,110KV
cung cấp cho các trạm biến áp nhỏ hơn như:110KV, 35KV, 22KV. Nói cách khác
là trạm biến áp trung gian làm nhiệm vụ liên lạc giữa lưới điện có các cấp điện
áp khác nhau.
- Trạm biến áp đòa phương : Là trạm nhận điện từ các trạm biến áp khu
vực, điện áp cung cấp là 10,6KV,0,4KV cho các nhà máy xí nghiệp, các khu dân
cư bằng các đường dây phân phối.
2- Theo vò trí :
- Trạm biến áp ngoài trời : Là trạm có các thiết bò đặt ngoài trời còn các bộ
phận phân phối thấp và bộ phận điều khiển được đặt trong nhà. Với loại này cần
mặt bằng rộng và ở nơi ít bụi, xây dựng trạm này sẽ tiết kiệm được kinh phí.
- Trạm này được cách điện bằng không khí ATS
- Trạm biến áp trong nhà: Là trạm gồm các thiết bò đặt trong nhà với loại
này không cần mặt bằng rộng có thể xây dựng ở nơi ít bụi nhưng vốn đầu tư cao.
3- Theo cơ chế vận hành:
- Trạm tăng áp: Thường đặt ở các nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng điện áp
lên cao hơn để truyền tải đi xa.
- Trạm giảm áp : Thường đặt ở gần nơi tiêu thụ, phân phối nhằm chuyễn
đổi điện áp cao xuống điện áp thấp phù hợp với nhu cầu sử dụng.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 1
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc

- Trạm trung gian: Là dùng để liên lạc giữa hai nơi có cấp điện áp khác
nhau trong hệ thống điện.
4- Các kết cấu cơ bản của trạm biến áp:
- Các thiết bò trong trạm máy cắt, dao cách ly, BU, BI đo løng, hệ thống
thanh cái.
- Các thiết bò điều khiển: Thiết bò điều chỉnh điện áp, dòng điện, cảm biến
báo hiệu, tần số, đồng hồ chỉ thò…
- Hệ thống điện tự dùng trong trạm lấy điện từ máy biến áp hạ áp 22/0,4KV
ngoài ra trạm còn có hệ thống điện dự phòng 220VDC hoặc 110VDC lấy điện từ hệ
thống Acquy và bộ nghòch lưu của trạm.
- Hệ thống chống sét: Sét truyền từ đường dây vào trạm ta dùng chống sét van,
chống sét đánh trực tiếp vào trạm dùng hệ thống kim thu sét
- Hệ thống thông tin liên lạc: Dùng để liên lạc và vận hành trạm theo lệnh
của trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Nam và trung tâm điều độ hệ thống
điện Quốc Gia
•
Những đặt điểm cơ bản của hộ tiêu thụ :
 Hộ tiêu thụ điện là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống phân
phối điện và cung cấp điện. Tuỳ theo tính chất quan trọng và mức độ
sử dụng điện năng của hộ tiêu thụ mà người ta chia phụ tải ra làm 3
loại :
 Phụ tải loại I: Là những hộ tiêu thụ mà khi có sự cố mất điện gây
hậu quả nghiêm trọng nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt
hại nền kinh tế. Đối với phụ tải loại I không cho phép mất điện phải
cung cấp điện liên tục, thường phụ tải loại I phải có tối thiểu hai
nguồn đến và có nguồn dự phòng.
 Phụ tải loại II: Là những hộ tiêu thụ khi có sự cố mất điện thì nó chỉ
gây thiệt hại về kinh tế như nhà máy ngừng sản suất, lãng phí sức
lao động
 Phụ tải loại III: Là những hộ tiêu thụ thuộc quần chúng nhân dân tức

là hộ tiêu thụ cung cấp điện với mức độ thấp và cho phép mất điện
trong khoảng thời gian nhất đònh.
III- CÁC YÊU CẦU CHÍNH KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP:
- Khi thiết kế một trạm biến áp thì mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế
là phải đảm bảo cho các hộ tiêu thụ điện luôn thoả mãn về chất lượng điện năng
cung cấp liên tục, đảm bảo đủ điện áp…
•
Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn các điều
kiện sau.
 Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm ngoại tệ vật tư hiếm.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 2
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
 Chi phí vận hành hàng năm thấp
 Thuận tiện cho vận hành và mở rộng trạm
 Tổn thất công suất trong máy biến áp phải nhỏ nhất
 Nên người thiết kế phải biết so sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa các
phương án để chọn ra một phương án tối ưu.
•
Các yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp
 Xác đònh phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu điện năng từng khu vực từ
đó lựa chọn phương án cung cấp điện
 Xác đònh phương án về nguồn, vò trí, công suất loại nguồn đến và trầm
quan trọng của trạm
 Xác đònh cấu trúc của mạng điện.
 Chọn các giải pháp công nghệ chính như sơ đồ nối điện chính, tính toán
ngắn mạch chống sét cảm ứng điện từ , đo lường điều kiện cần thiết phải
tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khi thiết kế trạm.
IV -VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM
- Vò trí đặt trạm thõa mãn các yêu cầu sau.

- Gần tâm phụ tải, gần đường ôtô thuận tiện cho việc chuyên chở các thiết
bò đến trạm đặt biệt là các máy biến áp, gần công trình phục vụ công cộng như
đường cấp thoát nước, đường dây thông tin liên lạc, chữa cháy…
- Trạm biến áp thiết kế trong tập đồ án này được đặt ở tỉnh Tiền Giang
hướng từ Thành Phố Mỹ Tho vế Cai Lậy cạnh quốc lộ I cách khu công nghiệp
Mỹ Tho khoảng 2km. Trạm nhận điện từ 2 nguồn đến đó là từ Thành Phố Hồ Chí
Minh về và từ Cai Lậy lên tất cả các thiết bò cao áp đặt ngoài trời, thiết bò trung
áp đặt trong nhà.
V - NHIỆM VỤ CỦA TRẠM BIẾN ÁP ĐƯC THIẾT KẾ:
- Nhiệm vụ của luận văn tốt nghiệp này là thiết kế trạm biến áp trung gian
Tiền Giang 220KV/110KV
- Công suất hệ thống 6000MVA.
- Dòng điện nắng mạch từ Thành Phố Hồ Chí Minh đến Tiền Giang là
30(KA) ( 220KV ) và từ Cai Lậy lên là 27KA ( 220KV )
 Thiết kế sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt.
 Thiết kế chống sét, hệ thống nối đất cho trạm
 Thiết kế bảo vệ rơle
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 3
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI
I- CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:
- Cân bằng công suất đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế trạm biến
áp. Để đảm được sự cân bằng công suất trong trạm biến áp thì hệ thống cung cấp
điện không những cung cấp đủ điện năng cho phụ tải lúc cực đại mà còn lớn hơn.
- Bình thường công suất biểu kiến S bao gồm công suất thực P và công suất
phản kháng Q. Vậy cân bằng công suất là cân bằng công suất phản kháng và
công suất tác dụng. Sự thiếu hụt một trong hai đại lượng này đều ảnh hưởng đến
chất lượng điện năng và yêu cầu cung cấp điện.

1- Mất cân bằng công suất:
- Khi đảm bảo cân bằng công suất giữa nguồn và phụ tải của trạm biến áp
thì chế độ làm việc ổn đònh của hệ thống được xác lập đảm bảo duy trì trò số trạng
thái của hệ thống ( Tần số và điện áp ) tại các phụ tải.
- Khi sự cân bằng bò phá vỡ tần số và điện áp biến đổi cho đến khi xác lập
sự cân bằng ứng với vò trí xác lập mới của tần số và điện áp.
- Quá trình biến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi mất
cân bằng xảy ra rất phức tạp, vì giữa chúng có mối quan hệ tương hổ nhau. Do đó
thực tế đã lý tưởng hoá, xem sự thay đổi cân bằng công suất tác dụng (P) ảnh
hưởng chủ yếu đến tần số và sự thay đổi cân bằng công suất phản kháng (Q) ảnh
hưởng chủ yếu đến điện áp.
- Công suất tác dụng hệ thống (P
HT
) được xem là đủ khi F
HT
= F
đm
= 50Hz
2- Ảnh hưởng của mất cân bằng công suất đến sự làm việc của tải:
- Khi cân bằng công suất bò phá vỡ, tần số (F), điện áp (U) lệch khỏi trò
đònh mức thì các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của thiết bò dùng điện sẽ kém đi làm cho
qui trình công nghệ bò ảnh hưởng xấu , gây thiệt hại về kinh tế và có thể làm hư
hỏng thiết bò nặng nề.
- Nói chung, sự biến thiên tần số (F) và điện áp (U) trong hệ thống điện thì
có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phụ tải. Vì vậy ta cần phải
có biện pháp để đều chỉnh tần số và điện áp một cách hợp lý.
II- ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA TRẠM:
- Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian. Qui luật biến thiên
của phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ được gọi là đồ thò phụ tải.
-Đồ thò phụ tải có thể phân loại theo công suất S, P, Q theo thời gian. Đồ

thò phụ tải rất cần thiết cho việc thiết kế và vận hành hệ thống điện . Khi biết
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 4
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
được đồ thò phụ tải toàn hệ thống điện ta có thể phân bố công suất tối ưu cho các
trạm biến áp trong hệ thống điện.
1- Đồ thò phụ tải cấp 22KV:
S
max
=20 MVA
cos
ϕ
= 0,8
U
đm
= 22 KV
P = Scos
ϕ
Q = Ptg
ϕ
S =
22
QP +
Bảng cân bằng công suất ở cấp điện áp 22KV
STT Thời gian
(giờ)
P = Scos
ϕ
(MW)
Q = Ptg

ϕ
(MVar)
S =
22
QP +
(MVA)
1
60 →
8 6 10
2
86 →
11,2 8,4 14
3
128 →
12,8 9,6 16
4
1412 →
9,6 7,2 12
5
1814 →
15,2 11,4 19
6
2218 →
16 12 20
7
2422 →
8 6 10
Đồ thò phụ tải cấp điện áp 22KV:
2- Đồ thò phụ tải cấp điện áp 110KV:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 5

8
100
70
60
50
80
90
10
14
16
12
19

20
10
0
6
12 14 18 22 24
S(MVA)
%
t(giờ)
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
S
max
= 120KV
cos
ϕ
= 0,8
U

đm
= 110KV
P = Scos
ϕ
Q = Ptg
ϕ
S =
22
QP +
Bảng cân bằng công suất cấp điện áp 110KV
STT Thời gian
(giờ)
P = Scos
ϕ
(MW)
Q = Ptg
ϕ
(Mvar)
S =
22
QP +
(MVA)
1
40
→
52 39 65
2
84
→
72,8 54,6 91

3
128
→
83,2 62,4 104
4
1612
→
62,4 46,8 78
5
1816
→
93,6 70,2 117
6
2218
→
104 78 130
7
2422
→
62,4 46,8 78
Đồ thò phụ tải cấp điện áp 110KV:
3- Đồ thò phụ tải của toàn trạm
- Đồ thò phụ tải qua máy biến áp cũng chính là đồ thò phụ tải của toàn trạm
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 6
100
70
60
50
80
90

65
91
104
78
117
130
0 4 8 12 16 18 22
S(MVA)
78
t(giờ)
24
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
P
∑
toàn trạm
= P
∑
qua MBA
= P
1
+ P
2
Q
∑
toàn trạm
= Q
∑
qua MBA
= Q

1
+ Q
2
ii
i
QPS
∑∑
∑
+=
22
Bảng cân bằng công suất của toàn trạm
STT
Thời gian
(giờ)
P = Scos
ϕ
(MW)
Q = Ptg
ϕ
(MVAR)
S =
22
QP +
(MVA)
1
40
→
60 45 75
2
64

→
80,8 60,6 101
3
86
→
84 63 105
4
128
→
96 72 120
5
1412
→
72 54 90
6
1614
→
77,6 58,2 97
7
1816 →
108,8 81,6 136
8
2218 →
120 90 150
9
2422 →
70,4 52,8 88
Đồ thò phụ tải của toàn trạm

-Công suất tự dùng của trạm biến áp

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 7
150
100
50
101
120

90


136

150
88
0 64 8 12 14 18 22 24
S(MVA)
t(giờ)
75
105

97
16
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
S
td
= (0,2%
÷
0,5%)S
∑

quaMBA
Chọn S
tdi
= 0,2%S
maxqua MBA
=
)(3,0150*
100
2,0
MVA=
tdii
SSS +=
′
∑∑
Bảng cân bằng công suất có tính đến công suất tự dùng
STT
Thời gian
(giờ)
P = Scos
ϕ
(MW)
Q = Ptg
ϕ
(MVAR)
S =
22
QP +
(MVA)
1
40

→
75 0,3 75,3
2
64
→
101 0,3 101,3
3
86
→
105 0,3 105,3
4
128
→
120 0,3 120,3
5
1412
→
90 0,3 90,3
6
1614
→
97 0,3 97,3
7
1816
→
136 0,3 136,3
8
2218
→
150 0,3 150,3

9
2422
→
88 0,3 88,3
Đồ thò phụ tải của toàn trạm có tính đến công suất tự dùng:
CHƯƠNG III
CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHO TRẠM
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 8
150
100
50

101,3

120,3

90,3

136,3

150,3
88,3
0 64 8 12 14 18 22 24
S(MVA)
t(giờ)

75,3

105,3

97,3
16
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
I- TỔNG QUÁT:
- Sơ đồ cấu trúc có nhiệm vụ liên lạc giữa nguồn với tải thông qua các thiết
bò điện, tạo thành một hệ thống điện hoàn chỉnh, còn gọi là sơ đồ nối điện của
trạm.
Một sơ đồ hoàn chỉnh phải thoả mãn các yếu tố sau:
- Tính linh hoạt: cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng. Sơ đồ của trạm phải
thích ứng với các trạng thái vận hành khác nhau trong hệ thống điện điều này còn
tuỳ thuộc vào mức độ quan trọng của phụ tải, công suất lớn nhất của phụ tải và
gam của máy biến áp mà ta chọn sơ đồ sau cho tối ưu nhất
- Tính kinh tế: chọn sơ đồ sau cho đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện
cao, đảm bảo đủ điện năng cho phụ tải, các thiết bò trong trạm hoạt động ở chế độ
đònh mức.
II- CÁC DẠNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM:
- Để chọn sơ đồ cấu trúc của trạm thì có nhiều phương án, các phương án
này phụ thuộc vào số lượng máy biến áp.
- Sau đây là một số phương án cần xem xét:
1-Phương án 1:
- Sử dụng máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
Ưu điểm:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 9
HT
220KV
110KV
0,4KV
22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:

Phan Kế Phúc
- Dạng sơ đồ này đơn giản dễ sử dụng sử dụng máy biến áp ba hai cuộn
dây có kích thước và khối lượng tương đối nhỏ dễ vận chuyễn có khả năng cung
cấp điện liên tục khi bò sự cố hay sửa chữa, công suất cuộn hạ thấp.
Nhược điểm:
- Máy này không có cuộn triệt tiêu sóng hài bậc cao
- Số lượng máy biến áp tương đối nhiều, tốn thiết bò đóng cắt.
2- Phương án 2:
- Sử dụng máy biến áp hai cuộn dây:
Ưu điểm:
- Phương án này đảm bảo tính cung cấp điện liên tục, sử dụng máy biến áp
hai cuộn dây.
Nhược điểm:
- Đối với sơ đồ này có hai máy biến áp nhận điện từ 220KV xuống 110KV
và hai máy biến áp nhận điện từ 220KV xuống 22KV ( đối với máy biến áp
220KV xuống 22KV loại máy này ít có sản suất vì cuộn thứ cấp chòu cách điện rất
cao, dẫn đến đắt tiền, gây tổn thất nhiều.Thiết bò đóng cắt nhiều, giá thành cao.
3- Phương án 3:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 10
HT

220KV

110KV
0,4KV
22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
- Sử dụng máy biến áp ba pha ba cuộn dây:
Ưu điểm:

- Vận hành đơn giản, thiết bò đóng cắt ít
- Diện tích mặt bằng nhỏ
- Hiện nay máy biến áp ba pha ba cuộn dây được sử dụng rộng rãi.
- Cuộn hạ áp đấu tam giác dùng để chống sét và khử sóng hài rất tốt.
- Sơ đồ có cấu trúc đơn giản.
Nhược điểm:
- Tổn thất máy biến áp lớn hơn máy biến áp tự ngẫu
- Giá thành tương đối cao
- Kích thước tương đối lớn chuyên chở tương đối khó khăn tốn diện tích xây
dựng.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 11
HT
220KV
0,4KV
110KV
22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
4- Phương án 4:
- Sử dụng máy biến áp tự ngẫu :
Ưu điểm:
- Máy biến áp tự ngẫu cuộn hạ bỏ không để khử sóng hài bậc cao.
- Máy biến áp tự ngẫu nhẹ hơn máy biến áp ba pha ba cuộn dây, rẽ tiền
hơn máy biến áp ba pha ba cuộn dây.
- Các cấp điện áp điều có trung tính nối đất thoả mãn được điều kiện lưới
điện việt nam.
Nhược điểm:
- Khi sử dụng máy này cần phải đặt thiết bò bảo vệ tốt cho các cuộn dây.
- Để sử dụng máy này thì trung tính của cuộn cao cuộn trung phải nối đất
trực tiếp và điện áp cuộn cao có trung tính trực tiệp nối đất.

5- Phương án 5:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 12
HT
220KV
110KV
0,4KV3-
Phương
án 3:
-
Sử dụng
máy biến
áp ba
pha ba
cuộn
dây:
22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
- Sử dụng máy biến áp ba cuộn dây có cuộn hạ để hở:
Ưu điểm:
- Trong sơ đồ cấu trúc này vẫn đảm bảo tính cung cấp điện liên tục
- Cuộn hạ đấu tam giác để khử sóng hài bậc cao.
Nhược điểm:
- Sử dụng nhiều máy biến áp, tốn thiết bò đóng cắt, giá thành cao
- Máy biến áp ba pha ba cuộn dây giá thành đắt hơn máy biến áp tự ngẫu
- Trọng lượng lớn chiếm diện tích
Nhận xét các phương án:
- Thông qua các sơ đồ cấu trúc trên ta nhận thấy phương án 1 sử dụng máy
biến áp ba pha hai cuộn dây có giá thành rẽ hơn máy biến áp tự ngẫu và máy
biến áp ba cuộn dây, trọng lượng và kích thước nhẹ, dể vận chuyễn, chiếm diện

tích ít, vẫn đảm bảo tính liên tục cung cấp điện
- Phương án 3 sử dụng máy biến áp ba cuộn dây nó vẫn đảm bảo tính liên
tục cung cấp điện tuy giá thành tương đối đắt, trọng lượng tương đối lớn, tổn hao
nhiều nhưng có số lượng máy biến áp ít dẫn đến thiết bò đóng cắt ít và máy biến
áp này cũng được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
- Các phương án 2,4,5 có số lượng máy biến áp tương đối nhiều, tốn kém
thiết bò đóng cắt bảo vệ, tổn thất qua hai lần biến áp vận hành không kinh tế. Vậy
các phương án này không phù hợp để thiết kế.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 13
HT
220KV
110KV
0,4KV
22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
⇒
Qua các sơ đồ cấu trúc trên ta chọn phương án 1 và 3 để thiết kế .
Nhưng để chọn phương án cụ thể nào thì ta phải tiến hành so sánh kinh tế – kỹ
thuật để chọn phương án tối ưu.
III- CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN:
1- Khái niệm chung:
-Trong nhà máy điện và trạm biến áp các thiết bò điện, khí cụ điện được
kết nối với nhau thành sơ đồ điện. Yêu cầu của sơ đồ nối điện là phải làm việc ổn
đònh với độ tin cậy cao, cấu tạo đơn giản vận hành an toàn. Dễ dàng thay thế hay
sửa chữa khi có sự cố, đảm bảo an toàn cho người và thiết bò.
a) Sơ đồ một hệ thống thanh góp:
* Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn .
-Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn có nhược điểm là khi sửa
chữa thanh góp, máy cắt hay dao cách ly của bất cứ mạch nào cũng phải cắt điện

toàn bộ nguồn cung cấp, do đó phải ngừng làm việc trong thời gian sửa chữa.
-Để sửa chữa máy cắt của đường dây bất kỳ phải cắt điện đường dây đó và
hộ dùng điện phải ngừng cung cấp trong thời gian sửa chữa.

* Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn.
- Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn có thể khắc phục đựơc nhược
điểm của sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn, nâng cao được tính liên
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 14
DCL
MC
TG
DCL
DCL
MC
DCL
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
tục cung cấp điện cho phụ tải, vận hành dễ dàng, tuy nhiên nó cũng có khuyết
điểm là bò sự cố hay sửa chữa thì phụ tải nối vào phân đoạn đó bò mất điện.
Tóm lại: ba dạng sơ đồ trên khi có sự cố vẫn có phụ tải bò mất điện, để
khắc phục nhược điểm này ta có dạng sơ đồ sau.
b) Sơ đồ hai hệ thống thanh góp:
* Sơ đồ hai hệ thống thanh góp không phân đoạn:
- Sơ đồ hai hệ thống thanh góp không phân đoạn là mỗi phần tử qua một
máy cắt nhưng rẽ qua hai dao cách ly để nối vào hai thanh góp, giữa hai thanh
góp có một máy cắt liên lạc. Hai thanh góp có giá trò như nhau.
- Sơ đồ này có hai chế độ làm việc:
 Một thanh góp làm việc và một thanh góp dự phòng các phần tử nối vào
thanh góp làm việc qua máy cắt và dao cách ly thuộc thanh góp đóng còn
thanh góp kia ngắt.

 Sơ đồ này còn có một ưu điểm nổi bậc là khi cần sửa chữa máy cắt của
phần tử nào đó dùng máy cắt liên lạc thay cho máy cắt này bằng cách
chuyễn đường qua thanh góp thứ hai chỉ mất một thời gian thao tác.
 Đồng thời làm việc cả hai thanh góp: Trong chế độ này mạch nguồn cũng
như mạch tải được phân bố đều trên hai thanh góp, máy cắt liên lạc đóng
làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn. Khi sự cố trên thanh góp chỉ mất
một phần trong thời gian ngắn và chuyễn sang vận hành ở thanh góp kia.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 15
MC
TG
DCL
DCL
DCL
MC
DCL
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
* Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có phân đoạn:
- Phân đoạn một thanh góp: thanh góp này trở thành thanh góp chính, thanh
góp kia trở thành thanh góp phụ ( chỉ phân đoạn một thanh góp ) Với sơ đồ thanh
góp có phân đoạn có thể là hai hay một máy cắt liên lạc MC
G
nối và thanh góp
phụ chỉ thay một phân đoạn khi cần sửa chữa, lúc này máy cắt MC
G
nối vào phân
đoạn được thay thế đóng vai trò máy cắt phân đoạn, nghóa là luôn luôn làm việc
trong chế độ hai phân đoạn, do đó tính đảm bảo cao hơn.
Tóm lại: Vì tính chất quan trọng của phụ tải không được mất điện, đồng
thời phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao nên ta chọn sơ đồ hai hệ thống

thanh góp 220KV đầu vào của máy biến áp chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 16
MC
DCL
TG I
TG II
MC
DCL
DCL
DCL
MC
G
DCL
TG I
MC
TG II
DCL
DCL
MC
DCL
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
cho cấp 110KV và chọn tủ hợp bộ cho một hệ thống thanh góp có máy cắt phân
đoạn cho cấp 22KV.
2- Sơ đồ nối điện chính của các phương án:
a) Phương án 1:
b) phương án 3:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 17
220KV
110KV

22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 18
110KV
220KV
22KV
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
CHƯƠNG IV
CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I- TỔNG QUÁT:
- Máy biến áp là thiết bò không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện
năng. Trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P
và công suất phản kháng Q.
- Máy biến áp thường chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể lấy
rời ra trong quá trình chuyên chở là rất nhỏ ( khoảng 10% ) cho nên kích thước
chuyên chở rất lớn.
- Việc chọn số lượng máy biến áp dựa trên cơ sở kinh tế – kỹ thuật cho
trạm có ý nghóa quan trọng để xây dựng các cơ sở hợp lý cho trạm.
1- Chọn số lượng máy biến áp :
- Đối với máy biến áp tự ngẫu chỉ được sử dụng khi trung tính của cuộn cao
và cuộn trung điều nối đất trực tiếp, đối với cấp điện áp 220-500KV thì sử dụng
máy biến áp tự ngẫu có hiệu quả kinh tế nhất
- Khi chọn máy biến áp tự ngẫu cần chú ý : công suất cuộn hạ chỉ chế tạo
bằng
α
S
đm
.

- Để tính cung cấp điện cao thì mổi trạm biến áp có ít nhất là 2 máy, mà 2
máy này phải hoạt động hổ trợ cho nhau khi có sự cố 1 máy.
2- Chọn công suất máy biến áp :
- Khi chọn công suất máy biến áp, cần phải đảm bảo chế độ làm việc hợp
lý về mặt kinh tế kỹ thuật, đảm bảo độ dự trữ tốt nhất trong khã năng phát triển
phụ tải ở tương lai trong khoảng 5 đến 10 năm.
- Công suất máy biến áp không những đảm bảo đủ yêu cầu công suất mà
còn có thêm công suất dự trữ có sẵn trong máy để khi máy biến áp có sự cố thì
các máy còn lại phải đảm bảo được toàn bộ công suất yêu cầu.
a - Quá tải sự cố :
- Là chế độ quá tải cho phép trong một số trường hợp ngoại lệ với thời gian
hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện.
- Khi hai máy biến áp vận hành song song mà một trong hai máy bò sự cố
phải nghỉ. Máy biến áp còn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn đònh mức
không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố.
- Chọn công suất máy biến áp phải thoả mãn các điều kiện quá tải sự số
sau:
- K
qt
=
dmBA
S
S
max
< 1,4
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 19
Luận n Tốt Nghiệp GVHD:
Phan Kế Phúc
-
dmBA

dt
S
S
1
< 0,93
- K
qtsc
* S
đmBA

≥
S
maxtrạm
b- Quá tải thường xuyên :
- Khi quá tải bình thường nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây không
vượt quá 1400
0
C và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 950
0
C
- Hệ số quá tải thường xuyên có thể xác đònh từ đồ thò phụ tải của trạm như
sau:
- Ta qui đồ thò phụ tải của trạm về hai bậc
+ Ta tính hệ số quá tải K
2
=
dm
dt
S
S

2

+ Ta tính hệ số non tải K
1
=
dm
dt
S
S
1
- Công suất đẳng trò của máy biến áp trong khoảng thời gian xét được xác
đònh như sau:
•
Trong đó: S
i
: phụ tải trong thời gian t
i
- Dựa vào đồ thò hình k trang 16 sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện của
các tác giả: Phan Thò Thanh Bình – Phan Thò Thu Vân – Dương Lan Hương, từ
thời gian tính toán ta xác đònh được K
2
cho phép ( K
2cp
).
- So sánh K
2
tính toán ( K
2tt
) với K
2cp

nếu :

K
2tt

≤
K
2cp
thì máy biến áp được phép quá tải thường xuyên ứng với chế độ
làm việc của nó.

K
2tt

≥
K
2cp
thì máy biến áp không được phép sử dụng.

Nếu đồ thò có vùng quá tải buổi chiều thì ta tính lui về 10h trước đó

Nếu đồ thò có vùng quá tải vào buổi sáng thì ta tính lui về 10h sau đó

Nếu đồ thò phụ tải có hai cực đại trong một ngày thì phụ tải đẳng trò bậc hai
tính đối với cực đại nào có
∑
ii
tS *
đạt trò số lớn nhất, khi đó chọn được
S

đt2
thì S
đt1
sẽ tính trong hai trường hợp trên .

Nếu S
đt2
< 0,9S
max

Thì lấy S
đt2
= 0,9S
max
còn thời gian cấp thứ hai tính như sau:
t
2
=
2
max
2
2
2
)9,0( S
tS
dt
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám Trang 20
S
dt
=

∑
∑
=
=
=
+++
+++
n
i
i
n
i
i
i
n
nn
t
tS
ttt
tStStS
1
1
2
21
2
2
2
21
2
1

*

* **