THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
PHẦN I:
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TRẠM BIẾN ÁP
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Khái qt về hệ thống và trạm:.......................................................................4
Phân loại trạm biến áp:....................................................................................4
Chọn vị trí đặt trạm:........................................................................................4
Thơng số chính của trạm thiết kế:...................................................................5
Kết cấu của hệ thống phân phối......................................................................5
Những u cầu khi thiết kế:............................................................................6
Sơ lược về nhu cầu của khu cơng nghiệp sóng thần:.....................................6
Nhiệm vụ thiết kế:...........................................................................................6

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH PHỤ TẢI VÀ ĐỀ SUẤT PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ
1. Phân tích phụ tải:.............................................................................................7
2. Dự báo phụ tải:................................................................................................8
3. Chọn sơ đồ cấu trúc cho trạm và lựa chọn thiết bị :.......................................9

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP CÓ TÍNH QUÁ TẢI

BÌNH THƯỜNG VÀ QUÁ TẢI SỰ CỐ
1. lựa chọn máy biến áp và tính quá tải cho phương án 1................11
2. lựa chọn máy biến áp và tính quá tải cho phương án 2................12

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN TỔN THẤT MÁY BIẾN ÁP TRONG
NGÀY VÀ TRONG NĂM
1. Tính toán cho phương án 1:.........................................................................15
2. Tính toán cho phương án 2:.........................................................................15

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3 PHA ĐỂ CHỌN MÁY
CẮT

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Giới thiệu sơ lược về ngắn mạch..................................................................17
2. Ngun nhân gây ra ngắn mạch....................................................................17
3. Hậu quả của việc ngắn mạch:.......................................................................17
4. mục đính tính tốn ngắn mạch:.....................................................................17
5. Tính tốn ngắn mạch.....................................................................................17
6. Lựa chọn máy cắt cho từng phương án tương ứng với các điểm ngắn
mạch..................................................................................................................23

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN KINH TẾ ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
CHÍNH
1. Tính vốn đầu tư thiết bò:.........................................................................26
2. Phí tổn vận hành hàng năm:................................................................26
3. Tính toán chi tiết cho từng phương án:.................................................27

CHƯƠNG VII:

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHI TIẾT CHO TRẠM

1. Khái niệm:.....................................................................................................29
2. Chọn sơ đồ nối điện cho trạm:............................................................30

CHƯƠNG VIII: CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN
I/ Khái niệm.......................................................................................................31
II/ Chọn thiết bò điện............................................................................................31
1. Chọn dây dẫn cho trạm biến áp....................................................................31
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Chọn thanh dẫn, thanh góp mềm cho trạm biến áp:.....................................33
Lựa chọn dao cách ly (DCL):.....................................................................35
Chọn sứ cách điện :.......................................................................................36
Lựa chọn máy biến dòng (BI):......................................................................38
lựa chọn máy biến điện áp (BU): .................................................................40
Lựa chọn chống sét van (LA):......................................................................41
Lựa chọn tụ bù:.............................................................................................42

CHƯƠNG IX: TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP
I/ Khái niệm chung……………………………………………………………….42

II/ Tính tốn điện tự dùng trong trạm biến áp……………………………………42

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN II:
THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO TRẠM
CHƯƠNG I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN
ÁP
I. Chọn phương án bố trí kim thu sét..................................................... 44
1. Về mặt kó thuật:.................................................................................44
2. Các măt khác:....................................................................................44
3. Chọn phương án bố trí hệ thống thu sét:......................................45
4. Xác đònh phạm vi bảo vệ cột thu sét:..........................................45
II/ Tính tốn bảo vệ chống sét cho trạm..........................................................49
1. Tổng quan về trạm cần bảo vệ:.....................................................................49
2. Tính tốn bảo vệ cho trạm:...........................................................................49
CHƯƠNG II:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP

I. Khái niệm chung............................................................................................54
II. Tính toán thiết kế hệ thống nối đất........................................................54
1. Nối đất tự nhiên:.....................................................................................54
2. Nối đất nhân tạo:.....................................................................................55
III. Tính tổng trở xung của hệ thống thống nối đất có nối đất bổ xung
.............................................................................................................................58
IV. Kiểm tra hệ thống nối đất đã thiết kế theo điều kiện chống sét:. 62

CHƯƠNG III: CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY 110 KV
1. Các thơng số đường dây...............................................................................63
2. Xác định xác suất phóng điện trên đường dây.............................................66

PHẦN III
THIẾT KẾ RELAY BẢO VỆ CHO TRẠM
CHƯƠNG I: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BẢO VỆ RƠLE
1. Nhiệm vụ và các u cầu cơ bản của hệ thống bảo vệ:................................84

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Các đại lượng cơ bản....................................................................................85
3. Tính toán các thông số điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch,
thứ tự không:......................................................................................................85
4. Tính toàn ngắn mạch, phân bố dòng của trạm biến áp.................................86
CHƯƠNG II:THIẾT KẾ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP
III/Bảo vệ máy biến áp……………………………………………………………93

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN !
----------Trạm biến áp là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, đảm nhiệm chức
năng tăng điện áp ở đầu nguồn phát nhằm giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền
tải điện năng đến phụ tải tiêu thụ điện, đồng thời hạ điện áp để cho các hộ tiêu thụ điện

sử dụng.
Trong đợt tốt nghiệp này Em đã được nhận đề tài “THIẾT KẾ TRẠM BIẾN
ÁP 110/22 KV”.Hôm nay,em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp theo thời gian qui
định của nhà trường.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Nhà Trường cùng quý
Thầy-Cô đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
Đặc biệt em cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Quang Minh và Thầy Nguyễn
Trung Thương đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và định hướng cho em trong việc thực
hiện đồ án hoàn thành đúng thời gian quy định.
Thời gian thực hiện đồ án có hạn và kiến thức của em còn nhiều hạn chế nên đồ
án không tránh khỏi sự thiếu sót. Em rất mong sự đóng góp cùng sự chỉ bảo của quý
Thầy-Cô để đồ án của em hoàn chỉnh hơn.
Em chân thành cảm ơn!
Bình Dương ,Ngày 20 tháng 03 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Bảo Duy

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.....................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................

............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
Chữ ký của giáo viên phản biện:

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
Thiết kế trạm biến áp 110/ 22 kV, máy biến áp 2 x 63 ( MVA), cấp điện cho khu công
nghiệp Sóng Thần huyện Dĩ An – Bình Dương.
Công suất nguồn: SN = 6000 (MVA)
Công suất phụ tải: Ppt = 70 (MW)

Hệ số công suất: cosφ = 0.8

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN I:
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
9. Khái quát về hệ thống và trạm:
Trạm biến áp là phần tử quan trọng trong hệ thống điện. trạm biến áp được dùng để
biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác nhằm truyền tải điện năng
đi xa hoặc phân phối tới hộ tiêu thụ. Các trạm biến áp phân phối, đường dây truyền tải
điện cùng với các nhà máy điện tạo thành 1 hệ thống phát và truyền tải thống nhất.
Các nhà máy điện thường năm cách xa nơi tiêu thụ, việc truyền tải điện năng từ nơi
sản xuất đến nơi tiêu thụ gặp nhiều vấn đề, trong đó chi phí xây dựng đường dây và tổn
thất điện năng được quan tâm nhiều nhất. như vậy phương pháp làm giảm tổn thất điện
năng là nâng cao điện áp truyền tải và hạ áp khi đến nơi tiêu thụ.
Sự lựa chọn vị trí, công suất của 1 trạm biến áp là do nhu cầu hiện tại và sự phát
triển tương lai của nơi tiêu thụ. Việc đầu tư xây dựng 1 trạm biến áp rất tốn kém nên cần
phải so sánh các phương án, giải pháp kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu kinh tế sao cho
hợp lý nhất.
Việc lựa chọn để xây dựng được trạm biến áp và hệ thống phân phối tốt nhất thì
chúng ta phải xét đến nhiều mặt, và tiến hành tính toán so sánh kinh tế kinh tế kỹ thuật
giữa các phương án đề ra.
10. Phân loại trạm biến áp:
a. Phân loại theo điện áp:
Trạm biến áp cũng có thể tăng áp, có thể giảm áp hay là trạm trung gian.

Trạm tăng áp thường đặt ở gần các nhà máy, nhằm tăng điện áp cao hơn để truyền tải
đi xa nhằm làm giảm tổn thất điện năng.
Trạm hạ áp thường đặt gần các nơi tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp
thấp phù hợp với nơi tiêu dùng.
Trạm trung gian làm nhiệm vụ lien lạc giữa các lưới điện có cấp điện áp khác nhau.
b. Phân loại theo địa dư:
Trạm biến áp khu vực được cung cấp điện từ mạng điện khu vực (mạng điện chính)
của hệ thống để cung cấp cho các khu vực lớn hơn bao gồm các thành phố, các khu
công nghiệp. điện áp của trạm khu vực phía sơ cấp là 110 kV, 35 kV, 10 kV, 6 kV.
Trạm biến áp địa phương là trạm được cung cấp điện từ mạng điện phân phối hay
mạng mang điện địa phương của hệ thống điện cấp cho từng xí nghiệp hay trực tuyến
qua các hộ tiêu thụ điện áp thấp hơn.
11. Chọn vị trí đặt trạm:
a.
Hiện trạng nguồn và phụ tải:
Phụ tải của khu công nghiệp Sóng Thần vào khoảng 70 MW.
Các trạm biến áp trong khu vực lân cận: trạm gò đậu 110/ 22 kV, trạm tân định 500/
220/ 110 kV.

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b.
Cơ sở chọn vị trí đặt trạm:
Vị trí đặt trạm được quyết định bở công suất được phân bố trên từng đoạn cho trước,
điện áp hệ thống và độ sụt áp.
Vị trí của trạm có thể trong nhà ngoài trời, mỗi loại đều có ưu và nhược điểm riêng.
Tùy theo tính chất và yêu cầu từng vùng mà ta chọn vị trí sao cho thích hợp nhất.

Những điểm cần xét đến khi chọn vị trí đặt trạm:
+ Càng gần trung tâm phụ tải càng tốt
+ Đặt ở vị trí sao cho các tiềm năng trong tương lai được đưa đến thuận lợi, không
phụ thuộc vào độ sụt áp
+ Giá đất xây dựng trạm
+ Phải có đường giao thông dể vận chuyển máy biến áp đến
Qua các cơ sở trên ta chọn trạm ở ngay khu công nghiệp sóng thần
12. Thông số chính của trạm thiết kế:
Lưới điện truyền về 110 kV: kết cấu lắp đặt ngoài trời
Lưới điện phân phối 22 kV: lắp đặt trong nhà với kết cấu tử hợp bộ
Hệ thống điện tự dùng:
+ Nguồn soay chiều 220/ 380 V
Tủ điện tự dùng hạ thế
Chiếu sáng nhà điều khiển
Hệ thống chiếu sáng và bảo vệ trạm
Làm mát máy biến áp
+ Nguồn điện 1 chiều 110 VDC
Dàn bình ACCU 110V / 180AH
Máy nạp ACCU 220V/ 380 V _ 50 Hz
Tủ phân phối điện 1 chiều
Các dụng cụ đo dếm điều khiển, các đền các mạch thao tác
Thiết bị thông tin liên lạc
Tổng hợp phần tự dùng trên khoảng 400 KVA
- Hệ thống điều khiển, bảo vệ relay và đo đếm
- Hệ thống thông tin liên lạc
- Nhà điều hành trạm
- Mương dẫn cáp trong trạm
- Hệ thống chống sét đánh trực tiếp vào trạm
- Hệ thống tiếp địa trong trạm
- Hàng rào bảo vệ và chiếu sáng trạm

13. Kết cấu của hệ thống phân phối
- Máy biến áp là một phần tử quan trọng không thể thiếu, ngoài ra còn các thiết
bị phân phối bảo vệ hệ thống này. Các thiết bị đó có nhiệm vụ nhận từ nguồn đưa qua
máy biến áp sau đó phân phối đến các phụ tải thông qua dây dẫn.
- Thiết bị phân phối gồm có thiết bị phân phối cao áp và thiết bị phân phối hạ áp.
Nó chủ yếu bao gồm:
 Khí cụ để đóng cắt lưới điện như: máy cắt, cầu dao, dao cách ly,
aptomat,…
 Các khí cụ đo lường như: BU, BI, các đồng hồ đo A, V, Wh,
Cosϕ,…
9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Khí cụ bảo vệ mạch như: Relay, CB, FCO,…
14. Những yêu cầu khi thiết kế:
- Mục tiêu cơ bản là phải đảm bảo cho các phụ tải luôn có điện và chất lượng điện tốt.
1 phương án được xem là hợp lý khi thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Vốn đầu tư nhỏ
+ Độ tin cậy cung cấp điện cao
+ Phí tổn vận hành hàng năm thấp
+ An toàn với người vận hành và thiết bị
+ Chất lượng điện đảm bảo
15. Sơ lược về nhu cầu của khu công nghiệp sóng thần:
Khu công nghiệp sóng thần là nơi có nhiều tiềm năng phát triển kinh tế, nhất là các
nghàng công nghiệp. nên việc xây dựng trạm biến áp là đang rất cần thiết. nó sẽ cung
cấp điện tốt và ổn định cho toàn khu vực trong khu công nghiệp hiện nay và trong tương
lai.
16. Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế trạm biến áp 110/ 22 kV cho khu công nghiệp sóng thần_ Dĩ An.
Lựa chọn các thiết bị phân phối và bảo vệ cho hệ thống.
Hệ thống phân phối của trạm phải cung cấp điện tốt cho khu công nghiệp.

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II:
PHÂN TÍCH PHỤ TẢI VÀ ĐỀ SUẤT
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
4. Phân tích phụ tải:
a) Khái niệm:
Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho cơng suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện
riêng lẽ hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.
Phụ tải điên là số liệu ban đầu cần thiết để giải quyết các vấn đề kinh tế kỹ thuật, là
giai đoạn ban đầu của cơng tác thiết kế hệ thống cung cung cấp điện, nhằm xác định
nguồn cung cấp, lựa chọn và kiểm tra các điện tử mạng điện, tính tốn chọn sơ đồ hợp
lý về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
Mức tiêu thụ điện năng ln thay đổi theo thời gian. Quy luật biến thiên của phụ tải
theo thời gian được biểu diển trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải.
Đồ thị phụ tải theo thời gian gồm có: đồ thị phụ tải năm, đồ thị phụ tải tháng, đồ thị
phụ tải ngày….
Đối với thiết kế trạm biến áp ta cần biết đồ phụ tải ngày để lựa chọn cơng suất máy
biến áp
b) Đồ thị phụ tải ngày của khu cơng nghiệp sóng thần:
Theo đồ thị phụ tải P (%),( thống kê tháng 10 năm 2010)

Với: Ppt = 70 (MW)

Cosφ = 0.8

Từ đồ thò phụ tải (P%) ta có bảng thống kê cơng suất phụ tải ngày là:

11


N TT NGHIP

Thi gian
0 8h
8h 11h
11h 13h
13h 16h
16h 18h
18h 21h
21h 24h

P (MW)

cos

S (MVA)

Q(MVAr)

0,75 x 70 = 52.5
0,95 x 70 = 66.5
0,90 x 70 = 63
0,95 x 70 = 66.5

0,75 x 70 = 52,5
0,85 x 70 = 59,5
0,75 x 70 = 52,5

0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8

65.6
83.1
78.75
83.1
65.6
74.4
65.6

39,58
50,14
47.5
50,14
39,58
44,86
39,58

Suy ra ta coự ủo thũ phuù taỷi theo cụng sut biu kin ca trm súng thn l:

1 s thụng s ca th ph ti:
+ Cụng sut trung bỡnh ( Ptb ):
Ptb =
Trong ú:

A
t

t : l thi gian tớnh toỏn: ly t = 24 h
A: l in nng tiờu th trong thi gian t

Vi:
A=



t

0

n

P (t ) = P(i ) * t( i )
i =1

Suy ra:
n

Ptb =

P
i =1

(i)

* t( i )

= 49.3 (MW )

24

5. D bỏo ph ti:

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dự báo phụ tải là tính đến q trình phát triển của tương lai, có thể dự báo với thời
gian ngắn hạn, trung hạn hoặc xa hạn. nhằm tránh tình trạng trạm vừa mới thiết kế, xây
dựng xong đã q tải cho phép.
- Có 3 loại dự báo:
+ Dự báo ngắn hạn khoảng từ 1 → 2 năm. Loại này cho phép sai số từ 5 → 10%.
+ Dự báo trung hạn khoảng từ 3 → 10 năm. Loại này cho phép sai số từ 10 → 20%.
+ Dự báo dài hạn khoảng từ 15 → 20 năm hoặc lâu hơn.
Đối với thiết kế trạm biến áp ta cần dự báo phụ tải từ 5 → 10 năm. Nếu sử dụng
dự báo ngắn hạn thì MBA sẽ nhanh chóng bị q tải, còn sử dụng dự báo dài hạn thì
những năm đầu MBA sẽ làm việc non tải, như vậy sẽ khơng tiết kiệm được vốn đầu tư,
đồng thời với sự phát triển nhanh chóng của kĩ thuật và cơng nghệ thì MBA sẽ bị lỗi
thời. Vì vậy khơng nên xây dựng MBA sử dụng trong thời gian q dài.

Đối với trạm biến áp khu cơng nghiệp sóng thần: phụ tải của nó chủ yếu cung cấp
điện cho khu cơng nghiệp, nên phụ tải mang tính ổn định rất cao trong tương lai khoảng
từ 5 đến 10 năm.
6. Chọn sơ đồ cấu trúc cho trạm và lựa chọn thiết bị :
Sơ đồ cấu trúc của trạm là chỉ tiêu quan trọng trong thiết kế, việc lựa chọn sơ đồ cấu
trúc phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Tính đảm bảo: làm việc có độ tin cậy cao, đảm bảo chất lượng điện và cung
cấp điện liên tục cho phụ tải. An tồn cho người vận hành.
- Tính linh hoạt: phải thích ứng với nhiều trạng thái khác nhau.
- Tính phát triển: đảm bảo vận hành hiện tại và có thể phát triển trong tương lai
phụ thuộc vào dự báo kế hoạch.
- Tính kinh tế có giá thành thấp, đảm bảo cho các u cầu kỹ thuật.
a. Tiêu chuẩn lựa chọn thiết bị phân phối:
Việc tính tốn lựa chọn thiết bị phân phối phần nhất thứ và các hệ thống trong trạm
được xác định trên các cơ sở sau:
Sơ đồ lưới điện khu vực có tính đến sự phát triển của hệ thống lưới điện trong
tương lai.
Tiêu chuẩn Việt Nam, qui phạm ngành điện kết hợp với các tiêu chuẩn quốc tế
thơng dụng như IEC, …
Qui mơ của trạm và có tính đến sự thay đổi dung lượng máy biến thế lên một
cấp.
Tính đồng nhất của thiết bị nhằm giảm số lượng dự phòng trên hệ thống, cũng
như khả năng lắp thay thế lẫn nhau trong hệ thống.
b. Lựa chọn thiết bị phân phối:
Với cấp điện áp từ 22 kV trở xuống, xu hướng hiện nay người ta dùng thiết bị
phân phối đặt trong nhà với những lý do sau:
Về kinh tế: chiếm diện tích xây dựng nhỏ, chi phí mua sắm thiết - bị, xây dựng
khơng đắt hơn nhiều so với thiết bị ngồi trời.
Về mặt kỹ thuật: An tồn, ít xảy ra sự cố.
Tạo vẽ mĩ quan cho cơng trình.

c. Các phương án đề suất thiết kế:

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Do tính ổn dịnh của phụ tải, phụ tải của khu công nghiệp ít thay đổi trong tương
lai.để cân bằng phụ tải ngày của trạm trong khu công nghiệp các công ty phải làm ca
3.phương án thiết kế phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện.
Căn cứ vào hiện trạng của trạm biến áp sóng thần đang thiết kế với 2 MBA vận hành
song song, được lấy điện từ 2 phát tuyến đó là trạm Tân Định (500/ 220 /110 kV) và
trạm Gò Đậu (110 kV Phía 22 kV của trạm có 8 lộ ra đảm bảo cung cấp điện cho khu
công nghiệp sóng thần.
Ta có 2 phương án thiết kế:
1. Phöông aùn 1:

MBA T1 và T2 là MBA 3 pha 2 cuộn có các thông số như nhau,
2. Phöông aùn 2:
Ta thay đổi công suất của 2 MBA T1, T2 bằng 2 MBA T3 và T4:

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MBA T3 và T4 là MBA 3 pha 2 cuộn có các thông số như nhau,

15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG III:

LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP CÓ TÍNH ĐẾN QUÁ TẢI BÌNH
THƯỜNG VÀ QUÁ TẢI SỰ CỐ

1. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH QUÁ TẢI CHO PHƯƠNG ÁN 1:
Ta lựa chọn 2 MBA vận hành song song nếu một trong hai máy bò sự cố phải nghó
, 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 trong thời gian 5 ngày đêm nếu thoã
mãn các điều kiện:
K1 < 0,93 ; K2 < 1,4 đối với máy biến áp đặt ngoài trời và K 2 < 1,3 với máy biến
áp đặt trong nhà , T2 < 6 giờ chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không vượt quá
1400C và tốt nhất là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh máy biến áp .
a.

Lựa chọn máy biến áp cho Phương án 1:

 Ta chọn MBA 2 T1 và T2 là MBA có cơng suất là:
S dmB = 80 MVA
b. Tính tốn q tải cho máy biến áp phương án 2:
Tính tốn q tải cho máy biến áp T1 và T2:
Q tải bình thường:
Ta có: SdmB > 0,5* Smax  80 MVA > 0.5* 83.1 = 41.55 MVA
Khi 2 MBA làm việc song song nên ta khơng cần tính q tải bình thường của 2 MBA.
Q tải sự cố:
Khi 2 MBA vận hành song song có 1 trong 2 máy gặp sự cố phải nghỉ,máy còn lại
phải cung cấp đủ cho phụ tải theo điều kiện q tải cho phép.

Ta có: Kqtscc * SdmB > Smaxpt.
Đối với máy biến áp đặt ngồi trời: Kqtscc = 1.4
16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
S max

83.1

 SdmB = 80 MVA > K = 1.4 = 59.3 MVA
qtsc
 Thời gian q tải là: 3+3 = 6 giờ bằng thời gian q tải cho phép.
Vậy máy biến áp 80 MVA cho phép q tải khi có sự cố.
Kiểm tra điều kiện K1dt.
Ta có:
S1dt =

=>

78.752 *3 + 74.4 2 *3 + 65.6 2 * 4
= 72.4
10
S
72.4
K1dt = 1dt =
= 0.905 < 0.93 => máy biến áp 80 MVA cho phép làm việc
S dmB
80

q tải sự cố.
=> Ta chọn MBA T1 và T2 là MBA 3 pha 3 cuộn có các thơng số như nhau,
Ta chọn MBA T1và T2 là MBA 3 pha 3 cuộn dây loại TMTH:
Có các thông số cụ thể sau:
- Sdm = 80 MVA
- Udm = 115/ 35/ 22 kV
- ∆p0 = 70 kw
- ∆pn = 315 kw
- UN C- H(%) = 10.5 %
- UN C- T(%) = 18 %
- UN T- H(%) = 7 %
- I0(%) = 0.6 %
- GIÁ: 113.7 x 103 R
Sở dĩ ta chọn MBA 3 pha 3 cuộn là do sóng sin khơng ổn định, dao động bị méo
dạng, chất lượng điện năng giảm. Buộc ta phải sử dụng MBA 3 pha 3 cuộn có tổ đấu
dây Y /∆ / Y. Cuộn trung đấu ∆ chống song hài bực cao cấp trung 35 kV khơng sử
dụng có 1 đầu nối đất
2. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH QUÁ TẢI CHO PHƯƠNG ÁN 2:
a. Lựa chọn máy biến áp cho Phương án 2:

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Ta chọn MBA 2 T3 và T4 là MBA có cơng suất là:
S dmB = 75 MVA
b. Tính tốn q tải cho máy biến áp phương án 2:
Tính tốn q tải cho máy biến áp T3 và T4:
Q tải bình thường:

Ta có: SdmB > 0,5* Smax  75 MVA > 0.5* 83.1 = 41.55 MVA
Khi 2 MBA làm việc song song nên ta khơng cần tính q tải bình thường của 2 MBA.
Q tải sự cố:
Khi 2 MBA vận hành song song có 1 trong 2 máy gặp sự cố phải nghỉ,máy còn lại
phải cung cấp đủ cho phụ tải theo điều kiện q tải cho phép.
Ta có: Kqtscc * SdmB > Smaxpt.
Đối với máy biến áp đặt ngồi trời: Kqtscc = 1.4
S max

83.1

 SdmB = 75 MVA > K = 1.4 = 59.3 MVA
qtsc
 Thời gian q tải là: 8 giờ lớn hơn thời gian q tải cho phép.
Vậy máy biến áp 75 MVA khơng cho phép q tải khi có sự cố. Do vậy khi q tải
sự cố ta phải cắt giảm phụ tải loại 3 ở những giờ cao điểm, sao cho MBA khi q tải
sự cố có thể làm việc với thời gian q tải khơng q 6 giờ trong 1 ngày đêm,
Ta cần bố trí cắt giảm phụ tải loại 3 ở những giờ cao điểm theo hình thức ln phiên
nhau, để khơng nơi nào phải bị mất điện liện tục trong khoảng thời gian chờ sửa
chữa MBA đang hỏng.và ta phải tính tốn sao cho số lượng phụ tải phải cắt giảm
càng ít càng tốt.
Khi sự cố ta cho ta cắt giảm phụ tải sao cho MBA có thể q tải với thời gian
lớn nhất lá 6 giờ trong 1 ngày đêm. Như vậy từ bảng tổng hợp phụ tải, phần trăm phụ
tải loại 3 cần được cắt giảm là:
SdmB

75

*100% =
= 95%

S(%)sau giảm < S
78.75
max qtngoai 6 gio
 Ta cần cắt giảm 10 % phụ tải
 Ta có bảng tổng hợp công suất của 2 phụ tải sau khi cắt giảm 10 % phụ tải loại
3 ở những giờ cao điểm là :
S (MVA) chưa giảm
S (MVA) đã giảm
Thời gian
0  8h
65.6
65.6
h
h
8  11
83.1
74.79
h
h
11  13
78.75
70.87
h
h
13  16
83.1
74.79
h
h
16  18

65.6
65.6
h
h
18 21
74.4
74.4
h
h
21 24
65.6
65.6
Từ bảng cắt giảm phụ tải trên ta thấy thời gian q tải sự cố còn lại 0 giờ trong 1
ngày đêm, bằng với thời gian q tải cho phép ( hợp lý ).

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Kiểm tra điều kiện K1dt.
Ta có:
S1dt =

=>

70.87 2 * 2 + 74.42 *3 + 65.6 2 *5
= 69.4
10
S

69.4
K1dt = 1dt =
= 0.925 < 0.93 => máy biến áp 75 MVA cho phép làm việc
S dmB
75

q tải sự cố khi cắt giảm 10% phụ tải ở những giờ cao điểm.
=> Ta chọn MBA T3 và T4 là MBA 3 pha 3 cuộn có các thơng số như nhau,
Ta chọn MBA T3và T4 là MBA 3 pha 2 cuộn dây loại TMTH:
Có các thông số cụ thể sau:
- Sdm = 75 MVA
- Udm = 115/ 35/ 22 kV
- ∆p0 = 170 kW
- ∆pn = 530 kW
- UN C- H(%) = 10.5 %
- UN C- T(%) = 17 %
- UN T- H(%) = 6 %
- I0(%) = 4 %
- GIÁ: 90 x 103 R
Sở dĩ ta chọn MBA 3 pha 3 cuộn là do sóng sin khơng ổn định, dao động bị méo
dạng, chất lượng điện năng giảm. buộc ta phải sử dụng MBA 3 pha 3 cuộn có tổ đấu dây
Y /∆ / Y. cuộn trung đấu ∆ chống song hài bực cao.cấp trung 35 kV khơng sử dụng có 1
đầu nối đất

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG IV:

TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT CỦA MBA TRONG
NGÀY VÀ TRONG NĂM
3. Tính toán cho phương án 1:
Thơng số của MBA:(do cuộn trung MBA khơng sử dụng nên trong tính tốn ta
bỏ qua cuộn trung ).
- Sdm = 80 MVA
- Udm = 115/ 22 kV
- ∆p0 = 70 kW
- ∆pn = 315 kW
- UN C-H(%) = 10.5 %
- I0(%) = 0.6 %
Sử dụng 2 MBA vận hành song song => n = 2.
τ=

Thời gian tổn thất lớn nhất:

S12 .t1 + S 2 2 .t2 + S 23 .t3
S MAX 2

=

65.62 *13 + 83.12 *8 + 74.42 *3
= 18.5 (h)
83.12

=> Tổn thất điện năng của MBA:
S
1
∆A = n * ∆Pkt * T + * ∆Pn *( max )*τ

n
Sdm

Trong đó: n_ số máy biến áp vận hành.
t_thời gian tổn thất.
Smax _ Công suất của phụ tải cực đại khi qua MBA
Sđm _Công suất đònh mức MBA.
∆Pkt ; ∆Pn _tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch.
∆Pkt = ∆P0

=> ∆Pn = ∆Pkc

=>Tổn thất điện năng trong ngày là: t = 24 h
1
2

=> ∆A = 2*70* 24 + *315*(

83.1 2
) *18.5 = 6503.9 (KWh)
80

=>Tổn thất điện năng trong 1 năm: t = 8760 h
1
2

=> ∆A = 2*70*8760 + *315*(

83.1 2
) *18.5 = 1229543.9 (KWh)

80

4. Tính toán cho phương án 2:
Thơng số của MBA:(do cuộn trung MBA khơng sử dụng nên trong tính tốn ta
bỏ qua cuộn trung ).
- Sdm = 75 MVA
- Udm = 115/ 22 kV
- ∆p0 = 170 kW
- ∆pn = 530 kW
20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- UNC-H(%) = 10.5 %
- I0(%) = 4 %
Sử dụng 2 MBA vận hành song song => n = 2
ta có: Thời gian tổn thất lớn nhất:

τ=

S12 .t1 + S 2 2 .t2 + S 23 .t3
S MAX 2

65.62 *13 + 83.12 *8 + 74.42 *3
= 18.5 (h)
83.12

=

=> Tổn thất điện năng của MBA:
S
1
∆A = n * ∆Pkt * T + * ∆Pn *( max )*τ
n
Sdm

=>Tổn thất điện năng trong ngày là: t = 24 h
1
2

=> ∆A = 2*170* 24 + *530*(

83.1 2
) *18.5 = 14178.6 (KWh)
75

=>Tổn thất điện năng trong 1 năm: t = 8760 h
1
2

=> ∆A = 2*170*8760 + *530*(

83.1 2
) *18.5 = 2984321.02 (KWh)
75

21

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG V:

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3 PHA ĐỂ CHỌN MÁY CẮT
1. Giới thiệu sơ lược về ngắn mạch:
Khi thiết kế vận hành hệ thống điện ta cần phải xét đến khả năng xảy ra sự cố và
các tình trạng làm việc khơng bình thường của hệ thống điện. Ngắn mạch là sự cố nguy
hiểm thường xảy ra trong hệ thống điện. Khi xảy ra ngắn mạch sẽ xuất hiện dòng ngắn
mạch có trị số rất lớn chạy trong mạch điện gây ra tác hại ngun trọng đến các thiết bị
điện.
Trong các dạng ngắn mạch thì ngắn mạch 3 pha thường ít xảy ra, nhưng khi xảy
ra thì nó thường rất nguy hiểm, nên ta chỉ tính tốn ngắn mạch 3 pha dể lựa chọn thiết bị
bảo vệ.
2. Ngun nhân gây ra ngắn mạch:
Ngun nhân chủ yếu gây ra ngắn mạch là do cách điện bị hỏng. Lý do làm cách
điện bị hỏng chủ yếu là do sét đánh, q điện áp nội bộ, cách điện dùng lâu q già cỗi,
trơng nom các thiết bị khơng chu đáo…
Do những ngun nhân cơ học trực tiếp như: Thả diều, chim đậu, cây đổ vào
đường dây điện…
3. Hậu quả của việc ngắn mạch:
- Dòng điện gia tăng đột ngột phá hỏng các thiết bị điện, phần dẫn điện. Do tác
dụng nhiệt và lực điện động của dòng ngắn mạch lớn có thể phá hỷ trụ điện, sứ đỡ, hoặc
uốn cong thanh góp.
- Gây sụt áp trong hệ thống điện gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các thiết bị
điện (động cơ ngừng hoạt động hoặc quay chậm lại làm hư hỏng sản phẩm). Phá hủy
tính ổn định của hệ thống.
4. mục đính tính tốn ngắn mạch:
Mục đích tính dòng ngắn mạch là để chọn các khí cụ và các phần tử có dòng
điện chạy qua . Để tính được dòng ngắn mạch trước hết phải lập sơ đồ thay thế tính

điện kháng phần tử , chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điện áp cơ
bản . Chọn các đại lượng cơ bản nên xuất phát từ yêu cầu đơn giản nhiều nhất cho
việc tính toán . Thường người ta chọn công suất cơ bản là 100 ; 1000 MVA hoặc có
thể chọn bằng công suất đònh mức của một trong các nguồn cung cấp . Còn điện áp
cơ bản lấy theo từng cấp và chọn bằng điện áp trung bình đònh mức của cấp ấy .
Thông thường thang của điện áp trung bình đònh mức là :; 110 ; 37 ; 22 ; 18 ; 15,75 ;
13,8 ; 115 ; 6,3 ; 3,15 ; 0,4 kV.
5. Tính tốn ngắn mạch:
a. Tính toán ngắn mạch để chọn máy cắt cho phương án 1:
+ Chọn: Scb = 100 MVA
Scb

Chọn: Ucb1 = 110 kV => Icb1 = 3 *U = 0.52 (KA)
cb1

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chọn: Ucb2 = 22 kV => Icb2 =

Scb
= 2.62 (KA)
3 *U cb 2

Sơ đồ phương án 1:

Vì đường dây ngắn nên ta bỏ qua điện trở dây dẫn (Rd ≈ 0).
Suy ra sơ đồ thay thế của phương án 1 trong hệ tương đối cơ bản là:

S

cb
Điện kháng của hệ thống: X*htCB = . S ;
Nht

 X*htCB =

100
= 0.017(dvtd )
6000

Điện kháng của đường dây:
+ Đường dây từ trạm Gò Đậu đến trạm Sóng Thần là 18 km
Scb
; chọn x0 = 0.4 ( Ω / km)
U cb 2
100
x *cbd 1 = 0.4*18*
= 0.06(dvtd )
1102

x * cb = r0 .l.

=>

+ Đường dây từ trạm Tân Định đến trạm Sóng Thần là 28.5 km
23

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Scb
; chọn x0 = 0.4 ( Ω / km)
U cb 2
100
=> x *cbd 2 = 0.4* 28.5* 2 = 0.094(dvtd )
110
0.06*0.094
=> x *cbd (td ) =
= 0.037( dvtd )
0.06 + 0.094
x * cb = r0 .l.

Điện kháng của MBA:
U N % * Scb
10.5*100
= 0.131(dvtd )
=
100* SdmMBA
80*100
x
0.131
xcbMBA (td ) = cbMBA =
= 0.0655(dvtd )
2
2

xcbMBA =

Khi sảy ra ngắn mạch 3 pha tại các thanh góp của các cấp điện áp:
Ta có sơ đồ khi sảy ra ngắn mạch:

+ Khi sảy ra ngắn mạch tại điểm N1, ta có sơ đồ tương đương:

Ta có: XΣcb(N1) = = xhtcb + xdcb ( td ) = 0.017 + 0.037 = 0.054( dvtd )
E

* I cb1 ;
 IN1 = X *
Σcb ( N 1)
E : Là nguồn hệ thống ở đơn vị tương đối, lấy E = 1

=> IN1 =

1
*0.52 = 9.63( KA)
0.054

Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N1 là:
24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ixk(N1) = 2.k . INM(N1) ; với K = 1.8; => Ixk(N1) = 1.8* 2 *9.63 = 24.5 (KA)
+ khi sảy ra ngắn mạch tại điểm N2 là, ta có sơ đồ tương đương:

Ta có: XΣcb(N2) = = xhtcb + xdcb ( td ) + xMBAcb ( td ) = 0.017 + 0.037 + 0.0655 = 0.1195( dvtd )
E

* I cb 2 ;
 IN2 = X *
Σcb ( N 2)

=> IN2 =

1
* 2.62 = 21.9( KA)
0.1195

Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N2 là:
Ixk(N2) = 2.k . INM(N2) ; với K = 1.8; => Ixk(N2) = 1.8* 2 * 21.9 = 55.7 (KA)
b. Tính toán ngắn mạch để chọn máy cắt cho phương án 2:
+ Chọn: Scb = 100 MVA
Scb

Chọn: Ucb1 = 110 kV => Icb1 = 3 *U = 0.52 (KA)
cb1
Chọn: Ucb2 = 22 kV => Icb2 =

Scb
= 2.62 (KA)
3 *U cb 2

Sơ đồ phương án 2:

25