Tổng quan về trạm biến áp và cân bằng công suất

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP VÀ
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1 KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP:
Trong các hệ thống điện, trạm biến áp được dùng rất rộng
rãi, làm nhiệm vụ truyền tải điện năng từ lưới điện có điện áp
1
U
sang lưới điện có điện áp
2
U
phục vụ cho việc truyền tải và
phân phối năng lượng điện. Nó đóng vai trò rất quan trọng
trong hệ thống cung cấp điện. Công suất của máy biến áp, vò
trí, số lượng và phương thức vận hành của các trạm biến áp có
ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của hệ
thống cung cấp điện. Vì vậy việc chọn các trạm biến áp bao giờ
cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện.
Nhà máy điện và trạm biến áp là các phần tử quan trọng
trong hệ thống điện có thể cung cấp điện năng cho phụ tải ở
một nơi khác xa hơn, khoảng cách xa đó nhiều cây số. Sự chọn
lựa một trung tâm phát điện liên quang đến nhiều vấn đề như
cần một số vốn đầu tư ban đầu lớn, phí tổn hao khai thác nhiều
hay ít, và vò trí cần thiết kế lắp đặt ở xa nơi công chúng để
tránh gây bụi và ồn ào. Do đó ở hầu hết mọi nơi điện năng
được truyền tải, chuyên chở từ một nơi nào đó (nhà máy phát
điện) đến nơi tiêu thụ. Sự truyền tải một số điện năng đi xa sẽ
nãy sinh ra nhiều vấn đề, nhất là chi phí cho hệ thống các
truyền tải điện và tổn hao điện năng. Phương pháp hữu hiệu
nhất để giảm đi chi phí này là bằng cách nâng mức điện áp lên
cao, khi đó tiết diện dây cáp và tổn hao điện năng truyền tải

giảm đáng kể. Tuy nhiên mức điện áp chỉ nâng đến một cấp
nào đó để phù hợp với vấn đề cách điện và an toàn. Hiện nay
nước ta đã nâng mức điện áp lên đến 500 kV để tạo thành một
hệ thống điện hoàn hảo vận hành từ năm 1994 đến nay.
Chính vì lẽ đó trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ chính là
nâng điện áp lên cao khi truyền tải, rồi những trung tâm tiếp
nhận điện năng (cũng là trạm biến áp) có nhiệm vụ hạ mức
điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu.
Phụ thuộc vào mục đích có thể phân loại trạm biến áp theo
các cách sau:
 Theo điện áp chia thành trạm biến áp tăng áp và trạm
biến áp giảm áp:
 Trạm biến áp tăng áp là trạm biến áp có điện áp thứ
cấp lớn hơn điện áp sơ cấp. Đây thường là trạm biến
áp của các nhà máy điện tập trung điện năng của các
máy phát điện để phát về hệ thống điện và phụ tải ở
xa.
 Trạm biến áp hạ áp là trạm biến áp có điện áp thứ
cấp thấp hơn điện áp sơ cấp. Đây thường là trạm
biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện
để phân phối cho phụ tải.
 Theo chức năng có thể chia thành trạm biến áp trung gian
và trạm biến áp phân phối:
 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp
khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn ( 500, 220, 110
kV) để liên lạc với các phụ tải có điện áp khác nhau
( 220, 110, 22, 15 kV) của các trạm biến áp phân
phối.
 Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp
đòa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho các

hộ sử dụng điện của xí nghiệp, khu dân cư, trường
học . . . thường có cấp điện áp nhỏ (10, 6, 0,4 kV).
 Trong hệ thống điện còn có các trạm chỉ làm nhiệm
vụ phân phối điện năng không có biến đổi điện áp
gọi là trạm phân phối.
1.2 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT TRẠM BIẾN
ÁP:
1.2.1 Những thành phần chính:
 Thiết bò phân phối sơ cấp.
 Thiết bò phân phối thứ cấp.
 Máy biến áp chính.
 Hệ thống bảo vệ relay cho trạm và đường dây.
 Hệ thống chống sét và nối đất.
 Hệ thống điện tự dùng.
1.2.2 Những yêu cầu của vò trí đặt trạm:
 Gần trung tâm phụ tải.
 Gần đường ô tô (thuận tiện cho vận chuyển).
 Tránh các khu ngập nước hoặc mực nước ngầm cao hơn
đáy móng.
 Tránh các vùng đất bò trượt, lở, đá vôi.
 Tránh xa các kho chất nổ, kho nhiên liệu lớn, các nhà kho
phế liệu quân sự, các đường ống dẫn dầu và khí đốt.
 Không nên đặt ở trung tâm thành phố vì mặt bằng xây
dựng trạm lớn đưa đến giá thành cao cũng như mất mỹ
quan đô thò.
 Việc trạm được đặt cố đònh tại vò trí nào là một vấn đề
quan trọng, bởi nó phải được kết hợp nhiều yếu tố như:
mặt bằng, giao thông liên lạc và các nguồn cung cấp cũng
như phụ tải gần hay xa nơi đặt trạm. Đồng thời vò trí đó
có phù hợp trong tương lai hay không. Vì vậy cần cân

nhắc thật kỹ khi chọn vò trí đặt trạm.
1.3 NỘI DUNG THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220 / 110 /
22 kV:
 Cân bằng công suất.
 Chọn sơ đồ cấu trúc và MBA cho trạm biến áp.
 Tính tổn thất điện năng.
 Tính ngắn mạch – chọn máy cắt.
 Chọn sơ đồ nối điện.
 Tính kinh tế kỹ thuật – Chọn phương án thiết kế.
 Chọn các khí cụ điện, phần dẫn điện.
 Tự dùng của trạm.
 Các bản vẽ.
Số liệu thiết kế:
1.3.1 Hệ thống
Cấp điện áp: 220 kV
Công suất ngắn mạch: 15000MVA
2 đường dây dài: 120 km
Hình 1.1
1.3.2 Trạm biến áp:
a) Cấp điện áp 220 kV:
2 đường dây ra.
b) Cấp điện áp 110 kV:
Công suất 100 MVA
Hệ số công suất 0.88
4 đường dây ra
Đồ thò phụ tải ngày như sau:
Hình 1.2
c) Cấp điện áp 22 kV:
Công suất 35 MVA
Hệ số công suất : 0.9

10 đường dây ra
Đồ thò phụ tải ngày như sau:
Hình 1.3
1.4 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ PHỤ TẢI TOÀN
TRẠM:
Tổng hợp đồ thò phụ tải ở các cấp điện áp do nhà máy hay
trạm biến áp cần cung cấp điện. Phụ tải này bao gồm cả phần
tổn hao trong truyền tải và phần tự dùng.
Ta có: S
∑
= S
110
+ S
15
+S
TD.
S
TD
là công suất tự dùng của trạm sử dụng vào việc chiếu
sáng và làm mát cho MBA được tính khoảng 0,5 MVA.
Bảng tổng hợp phụ tải của trạm biến áp:
Giờ
Cấp
110kV(MVA)
Cấp
22kV(MVA)
Tự dùng
(MVA)
Toàn
trạm

(MVA)
S(%)
0-2 50 21 0,5 71.5 52,6
2-4 70 24.5 0,5 95 70,11
4-6 90 31.5 0,5 122 90.03
6-12 100 35 0,5 135.5 100
12-14 100 28 0,5 128.5 94.03
14-16 90 35 0,5 125.5 92,62
16-18 100 35 0,5 135.5 100
18-20 80 31.5 0,5 112 82,66
20-22 60 24.5 0,5 85 62,73
22-24 50 17.5 0,5 68 50,18
Đồ thò phụ tải toàn trạm:
Hình 1.4
 Nhận xét:
Trên đồ thò phụ tải ta thấy phụ tải tiêu thụ không đều,
thời gian phụ tải tiêu thu điện năng nhiều nhất vào lúc từ 6h
đến 14h. Công suất tiêu thụ cực đại là 135.5 MVA và cực tiểu
là 68 MVA. Độ chênh lệch này tương đối cao nên khi lựa chọn
máy biến áp cần chú ý đến khả năng quá tải và tuổi thọ của
máy biến áp.