luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 110kv - 22kv và đường dây phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP





HỌ TÊN : NGUYỄN A NÍCH
MSSV : 103103073

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
110/22KV VÀ ĐƯỜNG DÂY
PHÂN PHỐI

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP








TP.HCM, THÁNG 01-2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP





HỌ TÊN : NGUYỄN A NÍCH
MSSV : 103103073

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
110/22KV

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN
GVPB : NGUYỄN XUÂN PHÚ

TP.HCM, THÁNG 01-2008


Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 1 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
MỤC LỤC
Lời nói đầu 7
Phần I
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 8
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu hệ thống điện 9
1.2 Trạm biến áp 9
1.2.1 Theo điện áp 9
1.2.2 Theo địa dư 9
1.3 Cấu trúc của trạm biến áp 9
1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp 9
1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm 10
1.4 Yêu cầu khi thiết kế 10
Chương 2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 11
2.1 Khái niệm 11
2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải 11
2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải 12
2.4 Xác định
max max
,
T

13

Chương 3 CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM 15
3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc 15
3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc 15
3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án 15
3.3.1 Phương án 1 15
3.3.2 Phương án 2 16
3.3.3 phương án 3 16
3.4 Lựa chọn phương án 17
Chương 4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ
NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 18
4.1 Chọn máy biến áp 18
4.1.1 Khái niệm chung 18
4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm 19
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 2 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án 22
4.2.1 Khái niệm 22
4.2.2 Một số sơ đồ nối điện cơ bản 23
4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 25
Chương 5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 27
5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch 27
5.1.1 Khái niệm 27
5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 27
5.1.3 Phương pháp tính ngắn mạch 27
5.1.4 Tính toán ngắn mạch cho trạm 29
5.2 Chọn máy cắt cho các phương án 34
5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt 34
5.2.2 Chọn máy cắt cho các phương án 35
Chương 6 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT
QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN KINH TẾ 41
6.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 41
6.1.1 Khái niệm 41
6.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây. 41
6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phương án 42
6.2 Tính toán kinh tế- kỹ thuật 43
6.2.1 Khái niệm 43
6.2.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, so sánh các phương án 43
6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phương án 45
6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án 46
Chương 7 CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN
VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 48
7.1 Khái niệm chung 48
7.2 Lựa chọn các khí cụ điện và các phần dẫn điện 48
7.2.1 Chọn máy cắt 48
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 3 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
7.2.2 Chọn dao cách ly 49
7.2.3 Chọn thanh dẫn-thanh góp 50
7.2.3.1 Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn-thanh góp 51
7.2.3.2 Chọn thanh dẫn-thanh góp cho trạm 53
7.2.4 Chọn sứ cách điện 57
7.2.5 Chọn cáp điện lực 58
7.2.6 Chọn máy biến dòng điện 61
7.2.7 Chọn máy biến điện áp 65
7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm 69
Chương 8 TỔNG KẾT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 71
8.1 Sơ đồ cấu trúc 71
8.2 Máy biến áp chính của trạm 71

8.3 Sơ đồ nối điện 71
8.4 Dòng điện ngắn mạch 72
8.5 Máy cắt 72
8.6 Tổn hao, chi phí tính toán 73
8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện 73
8.7.1 Dao cách ly 110 kV 73
8.7.2 Thanh góp – thanh dẫn 73
8.7.3 Sứ cách điện 74
8.7.4 Cáp điện lực 74
8.7.5 Máy biến dòng điện 75
8.7.6 Máy biến điện áp 76
8.8 Máy biến áp tự dùng 76
Chương 9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 77
9.1 Khái niệm chung 77
9.2 Một số yêu cầu kinh tế - kỹ thuật 77
9.3 Cột thu sét và phạm vi bảo vệ 77
9.3.1 Cột chống sét sử dụng kim thu sét 77
9.3.2 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét 78
9.4 Tính toán bảo vệ cột chống sét 79
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 4 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 87
10.1 Các vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống nối đất 87
10.1.1 Nối đất tự nhiên 87
10.1.2 Hệ thống nối đất nhân tạo (R
nt
) 88
10.2 Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất 90
10.2.1 Tính toán nối đất tự nhiên 90
10.2.2 Tính toán nối đất nhân tạo 91

10.2.3 Kết luận 93
10.3 Tính tổng trở xung của hệ thống nối đất có bổ sung 93
10.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét 96
10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế 97
Phần II
THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 98
Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 101
11.1 Khái niệm 101
11.2 Tính toán thiết kế 101
11.2.1 Tính toán sụt áp và chọn dây cho 101
đường dây phân phối 101
11.2.1.1 Tính sụt áp cho một đoạn của phát tuyến 101
11.2.1.2 Trình tự chọn dây cho phát tuyến 103
11.2.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường
dây phân phối 106
11.2.3 Tính toán tổn thất điện năng 108
11.3 Tính toán chi phí hàng năm 108
11.4 Tính toán thiết kế 110
11.4.1 Chọn dây cho phát tuyến và tính tổn thất điện áp 110
11.4.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây 111
11.4.3 Tính tổn thất điện năng 111
11.4.4 Tính tổng chi phí hàng năm của phát tuyến 112
Chương 12 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG VÀ BÙ ỨNG ĐỘNG 113
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 5 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
12.1 Khái niệm 113
12.2 Tính toán bù công suất kháng 113
12.3 Tính toán mẫu cho phương án 4 vị trí bù 114
12.4 Phương án 5 vị trí tụ bù 119

12.5 Phương án 6 vị trí tụ bù 120
12.6 Phương án 7 vị trí tụ bù 121
12.7 So sánh lựa chọn phương án bù 122
12.8 Tính toán tổn thất lúc phụ tải cực đại
có bù công suất kháng 124
12.9 Tính toán bù ứng động 127
12.10 Tính toán lúc phụ tải cực tiểu và có bù ứng động 130
Chương 13 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO TRẠM 136
13.1 Kết quả bù công suất kháng 136
13.2 Kết quả tổng tiết kiệm theo bù tổng C
t
137
13.3 Sơ đồ tuyến đường dây lúc phụ tải max
và lúc phụ tải min = 40% phụ tải max 140
13.4 Phân bố công suất và phân bố trạm cho tuyến
đường dây sau khi có bù công suất kháng 140
13.5 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực đại 142
13.6 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực tiểu 149
Chương 14 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
VÀ PHỐI HỢP BẢO VỆ 157
14.1 Tính toán ngắn mạch 157
14.1.1 Các công thức tính tổng trở trong
đường dây phân phối hình tia 157
14.1.2 Các dạng ngắn mạch 158
14.1.3 Tính dòng ngắn mạch 159
14.1.3.1 Tính dòng ngắn mạch ứng với Z
f
= 0

161

14.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch ứng với Z
f
= 10

163
14.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch cho đường dây
nhánh đến trạm biến áp 164
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 6 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
14.2 Phối hợp bảo vệ 166
14.2.1 Phối hợp Recloser và cầu chì (ACR - FCO) 166
14.2.2 Tính toán bảo vệ 167
Chương 15 KẾT LUẬN 170
Tài liệu tham khảo 171

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 7 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Lời nói đầu
Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp,
giao thông vận tải, thông tin liên lạc… Ở nước ta cùng với quá trình công
nghiệp hoá- hiện đại hoá nền kinh tế, điện năng càng giữ vai trò chủ đạo đóng
góp giá trị không nhỏ cho ngân sách nhà nước.
Trong những năm qua ngành điện Việt Nam đã đạt những thành tựu to
lớn, cơ bản đáp ứng được nhu cầu điện năng của nền kinh tế quốc dân với tốc
độ tăng trưởng bình quân 15%/năm.Dự báo đến năm 2010 sản lượng điện sẽ
đạt tới 80 tỉ KWh và bình quân đầu người là 900KWh/người/năm. Qua đó
chúng ta thấy rằng việc việc sản xuất điện năng là vấn đề quan trọng, cần được
quan tâm và chú trọng nhiều hơn.
Dù đã rất cố gắng, nhưng bài luận văn này sẽ không tránh khỏi những
thiêu sót. Vì vậy mong thầy cô và các bạn tận tình góp ý để bài luận văn của
em được hoàn thiện hơn











Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 8 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH

PHẦN I

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV













Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 9 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1 Giới thiệu hệ thống điện
- Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy
điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện
- Điện năng được sản xuất ở nhà máy được truyền tải và phân phối đến nhà tiêu

thụ bằng dây dẫn. Trong quá trình truyền tải điện có phát sinh tổn thất trên
đường dây nên trước khi truyền đi xa phải đưa lên điện cao áp 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
1.2 Trạm biến áp
Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác tuỳ thep yêu
cầu, trạm biến áp còn là nơi phân phối điện năng đến các phụ tải
Người ta phân loại trạm theo:
1.2.1 Theo điện áp
- Trạm biến áp tăng: đặt ở các nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng từ cấp điện áp
máy phát lên cấp điện áp truyền tải
- Trạm biến áp hạ áp: đặt gần ở các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện
áp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu của phụ tải
- Trạm biến áp trung gian: làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lưới điện khác nhau
1.2.2 Theo địa dư
Trạm biến áp khu vực: được cấp điện từ mạng chính cung cấp cho các khu vực
lớn: thành phố, khu công nghiệp…
Trạm biến áp địa phương: được cấp điện từ mạng phân phối cấp điện cho các
địa phương, nhà máy xí nghiệp nhỏ…
1.3 Cấu trúc của trạm biến áp
1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp
- Máy biến áp(MBA) trung tâm
- Hệ thống thanh cái, dao cách ly
- Hệ thống bảo vệ rơle
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 10 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
- Hệ thống chống sét nối đất
- Hệ thống điện tự dùng
- Khu vực phòng điều hành
- Khu vực phòng phân phối

1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm
- Gần các phụ tải
- Thuận tiện trong giao thông
- Đặt ở những nơi khô ráo
- Tránh các vùng đất dễ bị sạt lỡ
- Tránh xa các khu vực dễ gây cháy nổ
1.4 Yêu cầu khi thiết kế
- Đảm bảo chất lượng điện năng
- Độ tin cậy cao( tuỳ theo tính chất loại phụ tải)
- Vốn đầu tư thấp
- An toàn cho người và thiết bị
- Thuận tiện sữa chữa vận hành















Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 11 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 2

ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
2.1 Khái niệm:
- Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian.Quy luật biến thiên của
phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải.Trục
tung của đồ thị phụ tảicó thể là: công suất tác dụng,công suất phản kháng, công
suất biểu kiến. Còn trục hoành biểu diễn theo thời gian.
- Đồ thị phụ tải cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống điện khi biết đồ thị
phụ tải toàn hệ thống có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện
trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu…Đồ thị phụ tải ngày của nhà
máy hay trạm biến áp dùng để chọn dung lượng máy biến áp, tính toán tổn thất
điện năng trong máy biến áp, chọn sơ đồ nối dây…
2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải:
* Công suất trung bình:
T
A
P
tb


A: điện năng sản suất ra trong thời gian
* Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:
P
P
tb
max



P
max

: công suất cực đại trong thời gian t
* Hệ số sử dụng công suất đặc:
P
P
dat
tb
n 

P
dat
:công suất đặt bằng tổng công suất cực đại của thiết bị
* Thời gian sử dụng công suất cực đại:
S
T
S
P
T
i
i
A
max
max
max



Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 12 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
* Thời gian tổn thất công suất cực đại:
S

T
S
i
i
2
max
2
max




* Thời gian sử dụng công suất đặt:
P
T
dat
dat
A


2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải
Bảng tổng hợp phân bố công suất giờ của phụ tải:
giờ %P
max
P(Mw)

Q(Mvar) S(MVA) S
td
(MVA)

S
∑
(MVA)
0-3 30 6 4.5 7.8 0.3 8.1
3-4 40 8 6 10.3 0.3 10.6
4-5 50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
5-6 60 12 9 15.3 0.3 15.6
6-8 70 14 10.5 17.8 0.3 18.1
8-11 80 16 12 20.3 0.3 20.6
11-14

50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
14-16

70 14 10.5 17.8 0.3 18.1
16-17

50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
17-20

70 20 15 25.3 0.3 25.6
20-21

80 16 12 20.3 0.3 20.6
21-23

50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
23-24

40 8 6 10.3 0.3 10.6

* Đồ thị phụ tải công suất P(MW)
Thông số của phụ tải:
P
max
=20MW
cos

= 0.8
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 13 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Công suất tự dùng S
TD
= 0,3MVA










Từ bảng tổng hợp trên xây dựng được đồ thị phụ tải của toàn trạm:

2.4 Xác định
T
max
,

max

Từ đồ thị phụ tải suy ra các thời gian đặc trưng:
- Thời gian sử dụng công suất cực đại
T
max

- Thời gian tổn thất công suất cực đại

max

* Tính
T
max
theo công thức:
S
tS
T
ii

ngay
max
max


(giờ/ngày)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
t(h)
Pm ax(% )
10
0 242220 18
16
1412108
6
42
H ìn h 2.3.1
13.1
25.6
20.6
18.1
15.6
10.6

8.1
t(h)
S(MVA)
0 242220 18161412108642
Hình 2.3.2
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 14 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Suy ra
365.
maxmax
TT
ngaynam

(giờ/năm)
* Tính

max
theo công thức:
S
tS
ii
ngay
2
max
2
max



(giờ/ngày)

Suy ra
365.
maxmax

ngaynam

(giờ/năm)
* Xác định thời gian sử dụng công suất cực đại:
6.25
36.2546.2041.186.1571.1326.1031.8
.365
max
xxxxxx
T
nam



=5480.7(giờ/năm)
* Xác định thời gian tổn thất công suất cực đại

max
:
2
2222222
max
6.25
36.2546.2041.186.1571.1326.1031.8
.365
xxxxxx

nam




= 3809.6(giờ/năm)















Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 15 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 3
CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM
3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc
- Sơ đồ cấu trúc của nhà máy điện và trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan
giữa nguồn,tải và hệ thống điện
- Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:
+ Có tính khả thi

+ Linh hoạt
+ Hiện đại
+ Đảm bảo kỹ thuật
+ Phát triển về sau
+ Kinh tế
+ Khi thiết kế trạm biến áp người ta đưa ra rất nhiều phương án khả thi
trên cơ sở phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án, so sánh điều
kiện kỹ thuật- kinh tế rồi chọn phương án tối ưu nhất
3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc
Phương án 1: chỉ láp đặt một máy biến áp
Phương án 2: hai máy biến áp vận hành song song
Phương án 3:chọn 3 máy biến áp vận hành song song
3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án:
3.3.1 Phương án 1:









Hình 3.3.1
22KV
110KV
HEÄ THOÁNG
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 16 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Ưu điểm:

- Việc thiết kế và lắp đặt rất đơn giản
- Chi phí xây dựng ít, diện tích mặt bàng nhỏ
- Thích hợp cung cấp điện cho các vùng phụ tải không quan trọng(phụ
tải loạ 3) và có nguồn dự trữ từ trạm khác đến cho phụ tải khi gặp sự cố
Khuyết điểm:
- Độ tin cậy cung cấp điện không cao
- Khi bảo trì trạm và máy biến áp bị sự cố thì khu vực phụ tải hoàn toàn
bị mất điện
3.3.2 Phương án 2:








Ưu điểm:
- Sơ đồ vận hành rõ ràng, linh hoạt
- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng
Khuyết điểm:
- Máy biến áp thường làm việc non tải
- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao
3.3.3 Phương án 3:

Hình 3.3.2
HEÄ THOÁNG
110KV
22KV
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 17 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH







Ưu điểm:
- Vận hành rõ ràng, linh hoạt
- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục trong mọi trường hợp
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng
Khuyết điểm:
- Máy biến áp thường làm việc non tải
- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao
- Chiếm nhiều diện tích mặt bằng
3.4 Lựa chọn phương án
Sau khi phân tích ưu điểm của từng phương án nhận thấy rằng phương án 1
đảm bảo về mặt kinh tế nhưng không đảm bảo về độ liên tục cung cấp điện.
Phương án 2 và 3 tuy chi phí xây dựng tương đối cao nhưng có nhiều ưu điểm
hơn phương án 1, do đó ta chọn phương án 2 và 3 để khảo sát và so sánh để tìm
ra phương án tối ưu nhất để thi công và thiết kế
Ta gọi: phương án 2 = phương án I
Phương án 3 = phương án II

Hình 3.3.3
HEÄ THOÁNG
110KV
22KV
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 18 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 4
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC
PHƯƠNG ÁN
4.1 Chọn máy biến áp
4.1.1 Khái niệm chung:
- Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện
áp khác. Điện năng được sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến nơi tiêu
thụ ở xa qua đường dây cao thế 110, 220,500Kv…
Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với
mạng phân phối(22,15,0.4Kv)
- Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý những đặc điểm sau:
- Máy biến áp là thiết bị không tự phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng
từ cấp này sang cấp khác
- Công suất của máy biến áp được chế tạo theo tiêu chuẩn của mỗi nước
tuổi thọ và khả năng quá tải của máy biến áp tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường
xung quanh và phương pháp làm lạnh
- Khi chọn máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển phụ tải, tránh trường

hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy khi
phụ tải tăng
- MBA hiện nay có nhiều loại:
+ MBA một pha,ba pha
+ MBA hai cuộn dây, ba cuộn dây
+ MBA có cuộn dây phân chia
+ MBA tự ngẫu một pha, ba pha
+ MBA tăng, máy biến áp hạ
+ MBA có và không có điều chỉnh dưới tải
- Hệ thống làm mát máy biến áp
+ Có nhiều phương pháp làm lạnh, mỗi phương pháp yêu cầu diều kiện
vận hành nhất định
+ Làm lạnh máy biến áp theo quy luật tự nhiên
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 19 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
+ Làm mát biến áp bằng dầu có thêm quạt để tăng cường khả năng trao
đổi nhiệt và tản nhiệt
+ Làm mát bằng phương pháp tuần hoàn dầu cưỡng bức và có tăng thêm
quạt
+ Làm mát dầu bằng nước
+ Làm lạnh kiểu khô
- Các yêu cầu khi chọn máy bến áp
+ Đảm bảo tính liên tục khi cấp điện
+ An toàn, vốn đầu thấp
+ Dung lượng và lượng máy trong trạm nên đồng nhất tính đến khả năng
quá tải của máy biến áp
4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm
 Phương án I:
Đồ thị phụ tải của trạm:

Chọn công suất máy biến áp:
- Trong phương án này công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện một
máy nghỉ máy còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải tải hơn công
suất cực đại của phụ tải tức là:
max
.
qtsc dmB
K S S

13.1
25.6
20.6
18.1
15.6
10.6
8.1
t(h)
S(M VA)
0 242220 18161412108642
Hình 4.2.1(a)
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 20 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
max
dmB
qtsc
S
S
K

 

- Máy biến áp đặt ngoài trời nên
1.4
qtsc
K


Nên :
max
25.6
18.3
1.4
dmB
qtsc
S
S MVA
K
  

Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 20MVA
+ Kiểm tra điều kiện quá tải:
Từ đồ thị phụ tải với S
dmB
=20MVA thì tổng thời gian quá tải là 7
h
lớn hơn 6
h

+ Kiểm tra điều kiện K

1
<0.93
1
13.125
0.656
20
dt
dmB
S
K
S
   

1
dt
dmB
S
K
S


2
2 2 2 2 2
8.1 3 10.6 13.1 3 15.6 18.1 2
13.125
10 10
i i
dt
S t
x x x

S

   
  

1
13.125
0.656
20
dt
dmB
S
K
S
   

+ Kiểm tra điều kiện K
2
<1.3
Các bước tính toán với S
dnB
=20MVA và kết quả thu được ghi trong bảng sau:
S
i
(MVA) 8.1 10.6 13.8 15.6 18.1 20.6 25.6
K
i
=S
i
/S

dmB

0.405 0.53 0.655 0.78 0.905 1.03 1.28
K
i
2
0.164 0.28 0.43 0.6 0.82 1.06 1.64
T
i
3 2 7 1 4 4 3
K
2
i
.T
i
0.492 0.56 3.01 0.6 3.28 4.24 4.92
Xác định K
2
bằng cách đẳng trị vùng có K
i
> 1
max
max
2. .
2.
qtsc dmB
dmB
qtsc
K S S
S

S
K

 
 
2
2
.
4.24 4.92
1.14
7
i i
dt
i
K T
K
T


  


2
max
max
0.83 0.9
dt
K
xK
K

 

Nên K
2
= 0,9.K
max
= 1.15< 1.3
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 21 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Kết luận: ta thấy mặt dù thời gian quá tải lớn hơn 6
h
nhưng K
1
,K
2
thoã điều
kiện nên máy biến áp này chấp nhận được
*Các thông số của máy biến áp:
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 2 máy
Công suất định mức: S
dnB
= 20MVA
Tổn hao không tải: 20Kw
Tổn hao ngắn mạch: 56Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng(có dầu): 54 tấn
Đơn giá: 320000USD
 Phương án 2:
Đồ thị phụ tải của trạm:

3 máy biến áp vận hành song song:
- Trong phương án này công suất máy biến áp dược chọn theo công thức
max
25.6
8.5
3 3
dmB
S
S MVA
  

- Kiểm tra điều kiện khi một máy nghỉ 2 máy còn lại với khả năng quá tải sự cố
có thể tải được công suất cực đại của phụ tải.
H ìn h 4 .2 .1 (b )
2
4
6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 18 2 0 2 2 2 40
S (M V A )
t(h )
4 .0 5

5 .3
7 .8
9 .0 5
1 0.3
1 2.8
6 .5 5
2 0
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 22 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
max
max
2. .
25.6
9.1
2. 2.1,4
qtsc dmB
dmB
qtsc
K S S
S
S MVA
K

   

Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 10MVA
- Với máy biến áp có S
dmB
= 10MVA khi sự cố một máy thì 2 máy còn lại có
nhiệm vụ duy trì cung cấp cho phụ tải. Tổng công suất máy biến áp lúc này là

20MVA
Từ đồ thị phụ tải với S
dmB
= 20MVA luôn lớn hơn công suất max của phụ tải,
điều này cho ta thấy rằng 2 máy biến áp còn lại luôn đảm bảo vận hành lâu dài
và liên tục trong khi một máy bị sự cố
thật vậy ta luôn có:
1
1
1
dt
dmB
S
K
S
 

1
1
1
dt
dmB
S
K
S
 

- Vì thế cho nên ta không cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp
Vậy máy biến áp có S
dmB

= 10MVA thoã mãn các điều kiện sự cố
*Các thông số của máy biến áp:
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 3 máy
Công suất định mức: S
dmB
= 10MVA
Tổn hao không tải: 13Kw
Tổn hao ngán mạch: 42Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng (có dầu): 39 tấn
Đơn giá: 240000USD
4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án
4.2.1 Khái niệm
- Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện
có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải
cùng cấp điện áp
- Sơ đồ nối điện thoã mãn các yêu cầu sau: