Thiết kế trạm biến áp 110 6 6 kv 2x40MVA (nhà máy xi măng hòn chông kiên giang)

Chương 1:Tổng quan về công trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
110/6.6kV - 2x40MVA

(NHÀ MÁY XI MĂNG HÒN CHÔNG – KIÊN GIANG)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ts. Trần Trung Tính

Trần An Nhiên (MSSV: 1041083)
Ngành Kỹ thuật Điện – Khóa 30

Tháng 11/2008

SVTH: Trần An Nhiên

1


Chương 1:Tổng quan về công trình

Trường Đại học Cần Thơ
Khoa Công Nghệ
Bộ môn Kỹ thuật Điện

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Năm học 2008 – 2009
1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Ts. Trần Trung Tính
2. Tên đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/6.6kV – 2x40MVA (Nhà máy xi măng Hòn
Chông – Kiên Giang)
3. Địa điểm, thời gian thực hiện:
Địa điểm: Bộ môn Kỹ thuật Điện – Khoa Công Nghệ - Trường Đại học Cần Thơ
Nhà máy xi măng Hòn Chông – Kiên Giang
Thời gian thực hiện: 12 tuần
4. Họ và tên sinh viên thực hiện: Trần An Nhiên
MSSV: 1041083
Lớp: Kỹ thuật Điện K30
5. Mục đích của đề tài: Thiết kế trạm biến áp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật – kinh tế đề ra
Trung6.tâm
Học
ĐH
Cần
Thơ
@ (bốn
Tài trăm
liệubảy
học

tậptámvàngàn
nghiên
Kinh phí
dự liệu
trù thực
hiện
đề tài:
478000
mươi
đồng) cứu

Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Ts. Trần Trung Tính

Trần An Nhiên

Duyệt của bộ môn

SVTH: Trần An Nhiên

Duyệt của HĐ THI & XÉT TN

2


Chương 1:Tổng quan về công trình

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Ts. Trần Trung Tính
Tên đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/6.6kV – 2x40MVA (Nhà máy xi măng Hòn
Chông – Kiên Giang).
Họ và tên sinh viên thực hiện: Trần an Nhiên
MSSV: 1041083
Lớp: Kỹ thuật Điện K30

……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Trung……………………………………………………………………………………………………
tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
…………………………………………………………...............................................................
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………...................................................................
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………….......................................................
Cần thơ, ngày ….tháng …. năm 2008
Cán bộ hướng dẫn

SVTH: Trần An Nhiên

3


Chương 1:Tổng quan về công trình

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG

Họ và tên cán bộ phản biện: Ts. Trần Trung Tính
Tên đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/6.6kV – 2x40MVA (Nhà máy xi măng Hòn
Chông – Kiên Giang).
Họ và tên sinh viên thực hiện: Trần an Nhiên
MSSV: 1041083
Lớp: Kỹ thuật Điện K30

……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Trung……………………………………………………………………………………………………
tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………...............................................................
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………....................................................................
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………........................................................
Cần thơ, ngày ….tháng …. năm 2008
Cán bộ phản biện

SVTH: Trần An Nhiên

4


Chương 1:Tổng quan về công trình

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Cần Thơ, cũng như trong suốt
quá trình làm luận văn, em đã được quý thầy cô tận tình chỉ bảo.

Xin chân thành cám ơn:
- Ban giám hiệu trường Trường Đại học Cần Thơ
- Ban chủ nhiệm Khoa công Nghệ
- Các thầy, cô trong Bộ môn Điện, đặc biệt là thầy Trần Trung Tính đã nhiệt tình
hướng dẫn và giúp đỡ.
- Bộ phận Bảo trì Điện, Nhà máy xi măng hòn Chông – Kiên Giang đã chỉ dạy và
cung cấp tài liệu.
- Gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình học tập.
Chân thành cám ơn!
Cần thơ, ngày 10 tháng 11 năm 2008
Sinh viên thực hiện

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trần An Nhiên

SVTH: Trần An Nhiên

5


Chương 1:Tổng quan về công trình

LỜI NÓI ĐẦU

Điên năng ngày càng có vai trò quan trọng trong đời sống xã hội, trong công nghiệp,
nông nghiệp cũng như sinh hoạt hàng ngày. Sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ
điện sao cho hiệu quả nhất là một bài toán khó. Vói một sinh viên chuyên ngành điên,
việc nghiên cứu, thiết kế trạm biến áp là công việc mang lại kiến thức cho bản thân và
xã hội. Đó là lý do tôi chọ đề tài thiết kế trạm biến áp.
Trạm biến áp là công trình quan trọng trong hệ thống điện. Vì vậy thiết kế trạm không

phải chỉ áp dụng những lý thiết thuần túy mà làm được, nó đòi hỏi những kinh nghiệm
thực tế phù hợp với từng yêu cầu cụ thể. Dưới đây là luân văn tốt nghiệp vói những nội
dung cơ bản nhất về thiết kế trạm.
Luận văn gồm 9 chương:
- Chưong 1: Tổng quan về công trình
- Chương 2: Khảo sát phần điện
- Chương 3: Sơ đồ nối điện
- Chương 4: Tính toán các dòng điện
- Chương 5: Sơ lược về thiết bị
- Chương
6: Chọn
bị Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trung tâm
Học liệu
ĐHthiết
Cần
- Chương 7: Hệ thống điện tự dung
- Chương 8: Nối đất và chống sét
- Chương 9: Hệ thống bảo vệ trạm biến áp
Vì là lần đầu làm luận văn với một đề tài lớn, cũng như việc hạn chế về kiến thức và
kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý
kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên.
Cần thơ, ngày 10 tháng 11 năm 2008
Sinh viên thực hiện

Trần An Nhiên

SVTH: Trần An Nhiên

6

Chương 1:Tổng quan về công trình

KẾT LUẬN

Qua 12 tuần làm luận văn, tuy thời gian tương đối ngắn nhưng tôi đã tham
khảo nhiều tài liệu, thực tập thực tế về trạm biến áp, và cuối cùng, cũng đã hoàn thành
luận văn đúng tiến độ.
Luận văn tốt nghiệp đã mang lại cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý
báo về trạm biến áp, cũng như được tiếp xúc với những thầy cô, cán bộ kỹ thuật trong
ngành điện. Qua đó, tôi đã học hỏi được rất nhiều về kiến thức cũng như tác phong
trong công việc, làm quen với môi trường làm việc công nghiệp, áp lực cao. Từ đó tôi
có thể tự tin đi làm ngay sau khi ra trường.
Rất cám ơn thầy Ts. Trần Trung Tính và Nhà máy xi măng Hòn Chông đã tạo
điều kiện cho tôi thực tập song song với quá trình làm luận văn.
Dù đã nhiều lần chỉnh sữa nhưng quyển luận văn này không thể tránh khỏi
thiếu sót. Mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

SVTH: Trần An Nhiên

7


Chương 1:Tổng quan về công trình

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đào Minh Trung (2004), Thiết kế trạm biến áp công suất 63MVA – 110/22kV, Luận
văn tốt nghiệp đại học Kỹ thuật Điện, Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ.
2. Trần Quốc Anh, Nguyễn Hoài Nam (2003), Thiết bị trạm biến áp 110kV, Trường
trung học Điện Lực 2.
3. Trần Quốc Anh (2003), Hệ thống bảo vệ trạm biến áp, Trường trung học Điện Lực
2.
4. Huỳnh Nhơn (2007). Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia TP. Hồ chí Minh.
5. Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 – 500kV, Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

SVTH: Trần An Nhiên

8


Chương 1:Tổng quan về công trình

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................. 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH .............................................................................. 1
1.1 Mục đích xây dựng................................................................................................. 1
1.2 Cơ sở pháp lý ......................................................................................................... 1
1.3 Giới thiệu công trình .............................................................................................. 1
1.4 Địa điểm xây dựng và vận hành trạm .................................................................... 2
1.4.1 Yêu cầu.......................................................................................................... 2
1.4.2 Điều kiện tự nhiên khu vực........................................................................... 2
CHƯƠNG 2 ................................................................................................................. 3

KHẢO SÁT PHẦN ĐIỆN ........................................................................................... 3
2.1 Các đường dây đấu nối vào trạm ........................................................................... 3
2.2 Hiện trạng nguồn và lưới điện khu vực.................................................................. 3
2.2.1 Nguồn công suất............................................................................................. 3
2.2.2 Lưới điện khu vực .......................................................................................... 3
2.2.2.1 Lưới truyền tải........................................................................................ 3
2.2.2.2 Lưới phân phối ....................................................................................... 4
2.2.3 Tình hình phụ tải của nhà máy....................................................................... 4
2.3 Nhận xét ................................................................................................................. 5
Trung tâm
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
2.3.1Học
Về cấpliệu
điệnĐH
áp................................................................................................
5
2.3.2 Về công suất ................................................................................................... 5
CHƯƠNG 3 ................................................................................................................. 8
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN ....................................................................................................... 8
3.1 Điều kiện ban đầu................................................................................................... 8
3.2 Phân tích phương án............................................................................................... 9
3.3 Kết kuận ................................................................................................................. 9
CHƯƠNG 4 ............................................................................................................... 10
TÍNH TOÁN CÁC DÒNG ĐIỆN.............................................................................. 10
4.1 Tính dòng định mức ............................................................................................. 10
4.1.1 Phía 110kV................................................................................................... 10
4.1.2 Phía 6.6kV.................................................................................................... 10
4.2 Tính dòng ngắn mạch........................................................................................... 11
4.2.1 Tại thanh cái 110kV ..................................................................................... 11
4.2.2 Tại thanh cái 6.6kV ..................................................................................... 11

CHƯƠNG 5 ............................................................................................................... 13
SƠ LƯỢC VỀ THIẾT BN........................................................................................... 13
5.1 Máy biến áp.......................................................................................................... 13
5.1.1 Sơ lược về máy biến áp................................................................................ 13
5.1.2 Cấu tạo ......................................................................................................... 14

SVTH: Trần An Nhiên

1


Chương 1:Tổng quan về công trình

5.1.3 Nguyên lý làm việc ...................................................................................... 14
5.2 Máy cắt................................................................................................................. 14
5.3 Dao cách ly........................................................................................................... 15
5.4 Máy biến dòng điện.............................................................................................. 16
5.5 Máy biến điện áp.................................................................................................. 16
5.6 Chống sét van ....................................................................................................... 17
5.6.1 Cấu tạo ......................................................................................................... 18
5.6.2 Nguyên lý hoạt động .................................................................................... 18
5.7 Thanh dẫn............................................................................................................. 18
5.8 Tủ hợp bộ ............................................................................................................. 19
CHƯƠNG 6 ............................................................................................................... 20
CHỌN THIẾT BN ....................................................................................................... 20
6.1 Chọn thiết bị 110kV ............................................................................................. 20
6.1.1 Máy cắt......................................................................................................... 20
6.1.1.1 Điều kiện chọn máy cắt........................................................................ 20
6.1.1.2 Thông số máy cắt được chọn ............................................................... 20
6.1.2 Dao cách ly................................................................................................... 20

6.1.2.1 Điều kiện chọn dao cách ly .................................................................. 20
6.1.2.2 Thông số dao cách ly được chọn.......................................................... 21
6.1.3 Máy biến dòng điện...................................................................................... 21
6.1.3.1 Điều kiện chọn máy biến dòng điện..................................................... 21
6.1.3.2 Thông số máy biến dòng được chọn .................................................... 22
Trung tâm
liệuđiện
ĐHáp..........................................................................................
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
6.1.4Học
Máy biến
23
6.1.4.1 Điều kiện chọn máy biến điện áp......................................................... 23
6.1.4.2 Thông số máy biến dòng được chọn .................................................... 23
6.1.5 Thanh dẫn..................................................................................................... 24
6.1.5.1 Điều kiện chọn thanh dẫn..................................................................... 24
6.1.5.2 Thông số thanh dẫn được chọn ............................................................ 25
6.1.6 Sứ cách điện ................................................................................................. 26
6.1.6.1 Điều kiện chọn sứ cách điện ................................................................ 26
6.1.6.2 Thông số sứ cách điện được chọn........................................................ 26
6.1.7 Dây dẫn, cáp................................................................................................. 27
6.1.7.1 Điều kiện chọn dây dẫn, cáp ................................................................ 27
6.1.7.2 Thông số dây dẫn, cáp được chọn........................................................ 27
6.1.8 Chống sét van............................................................................................... 28
6.1.8.1 Chống sét phía 110kV.......................................................................... 28
6.1.8.2 Chống sét phía 6.6kV........................................................................... 28
6.2 Chọn máy biến áp................................................................................................. 29
6.3 Tính tổn thất điện năng ........................................................................................ 29
6.4 Chọn thiết bị 6.6kV .............................................................................................. 29
6.4.1 Tủ lộ tổng ..................................................................................................... 29

6.4.2 Tủ lộ ra ......................................................................................................... 30

SVTH: Trần An Nhiên

2


Chương 1:Tổng quan về công trình

6.4.3 Tủ cầu dao cắm ............................................................................................ 30
6.4.4 Tủ máy cắt phân đoạn .................................................................................. 30
6.4.5 Tủ biến điện áp............................................................................................. 30
6.4.6 Thanh cái ...................................................................................................... 31
6.4.7 Chọn cáp 6.6kV............................................................................................ 31
CHƯƠNG 7 ............................................................................................................... 33
HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG.................................................................................. 33
7.1 Sơ lược về hệ thống điện tự dùng ........................................................................ 33
7.1.1 Tự dùng xoay chiều...................................................................................... 33
7.1.2 Tự dùng một chiều ....................................................................................... 33
7.1.3 Sơ đồ điện tự dùng ....................................................................................... 33
7.2 Chọn thiết bị tự dùng............................................................................................ 34
7.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng ........................................................................... 34
7.2.2 Tính ngắn mạch............................................................................................ 36
7.2.3 Chọn cáp 0.4kV............................................................................................ 37
7.2.4 Chọn aptomat ............................................................................................... 38
CHƯƠNG 8 ............................................................................................................... 39
NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT ..................................................................................... 39
8.1 Hệ thống nối đất ................................................................................................... 39
8.1.1 Khái niệm ..................................................................................................... 39
8.1.2 Cách nối đất.................................................................................................. 39

8.1.3 Yêu cầu của hệ thống nối đất ....................................................................... 40
Trung tâm
liệuthiết
ĐHkếCần
Thơ
liệu STD
học80
tập
và nghiên cứu
8.1.4Học
Tính toán
hệ thống
nối @
đất Tài
theo IEEE
- 1976....................
40
8.1.4.1 Các điều kiện thiết kế........................................................................... 40
8.1.4.2 Tính điện trở nối đất............................................................................. 40
8.2 Hệ thống chống sét............................................................................................... 41
8.2.1 Giới thiệu về sản phNm................................................................................. 42
8.2.1.1 Kim thu sét ........................................................................................... 42
8.2.1.2 Cáp thoát sét......................................................................................... 43
8.2.2 Cách xác đinh bán kính vùng bảo vệ ........................................................... 43
CHƯƠNG 9 ............................................................................................................... 45
HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP................................................................... 45
9.1 Sơ lược về hệ thống bảo vệ trạm biến áp ............................................................. 45
9.1.1 Vai trò của hệ thống bảo vệ ......................................................................... 45
9.1.2 Yêu cầu chung đối với hệ thống bảo vệ....................................................... 45
9.1.3 Chức năng bảo vệ......................................................................................... 45

9.2 Phân loại bảo vệ ................................................................................................... 46
9.2.1 Bảo vệ không điện........................................................................................ 46
9.2.1 Bảo vệ điện................................................................................................... 47
9.3 Nguyên tắc tác động............................................................................................. 47
9.3.1 Bảo vệ quá dòng điện có thời gian............................................................... 47
9.3.1.1 Bảo vệ quá dòng cấp 1 ......................................................................... 47

SVTH: Trần An Nhiên

3


Chương 1:Tổng quan về công trình

9.3.1.2 Bảo vệ quá dòng cấp 2 ......................................................................... 48
9.3.2 Bảo vệ quá dòng chạm đất tác động có thời gian ........................................ 49
9.3.2.1 Bảo vệ quá dòng chạm đất cấp 1.......................................................... 51
9.3.2.2 Bảo vệ quá dòng chạm đất cấp 2.......................................................... 51
9.3.3 Bảo vệ quá dòng có hướng và có hướng chạm đất ..................................... 51
9.3.4 Bảo vệ so lệch máy biến áp.......................................................................... 51
9.3.5 Bảo vệ giới hạn chạm đất cuộn dây máy biến áp......................................... 52
9.3.6 Bảo vệ khoảng cách ..................................................................................... 53
9.3.7 Bảo vệ tự đóng lại ........................................................................................ 54
9.3.2 Bảo vệ kiểm tra đồng bộ .............................................................................. 55
9.4 Phối hợp bảo vệ giữa các rơ le ............................................................................. 56
9.5 Rơ le kỹ thuật số................................................................................................... 58
9.5.1 Giới thiệu...................................................................................................... 58
9.5.2 Chức năng .................................................................................................... 58
9.5.3 Các loại rơ le đang sử dụng.......................................................................... 58
LIỆT KÊ THIẾT BN VẬT LIỆU................................................................................ 60

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

MỤC LỤC BẢNG

SVTH: Trần An Nhiên

4


Chương 1:Tổng quan về công trình

Bảng 2.1: Đặc điểm lưới truyền tải 110kV .................................................................. 3
Bảng 2.2: Phụ tải ngày 20/8/2008 của Nhà máy.......................................................... 4
Bảng 2.3: So sánh hai phương án................................................................................. 6
Bảng 3.1: Các phương án của sơ đồ nối điện chính..................................................... 8
Bảng 6.1: Thông số máy cắt được chọn và kiểm tra.................................................. 19
Bảng 6.2: Thông số dao cách ly được chọn và kiểm tra ............................................ 20
Bảng 6.3: Thông số máy biến dòng được chọn và kiểm tra ...................................... 21
Bảng 6.4: Phụ tải thứ cấp BI ...................................................................................... 21
Bảng 6.5: Thông số máy biến điện áp được chọn và kiểm tra................................... 22
Bảng 6.6: Phụ tải thứ cấp BU..................................................................................... 22
Bảng 6.7: Cách tính momen chống uốn của thanh dẫn.............................................. 23
Bảng 6.8: Thông số sứ được chọn và kiểm tra........................................................... 25
Bảng 7.1: Phụ tải tự dùng của trạm............................................................................ 33
Bảng 2.2: Phụ tải chiếu sáng sân trạm ....................................................................... 35
Bảng 8.1: Bán kính bảo vệ của kin thu sét Dynasphere............................................. 42
Bảng 8.2: Bán kính cạnh tranh của các đỉnh nhọn..................................................... 42

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

MỤC LỤC HÌNH

SVTH: Trần An Nhiên

5


Chương 1:Tổng quan về công trình

Hình 2.1: Đồ thị phụ tải ngày 20/8/2008 của Nhà máy ............................................... 5
Hình 2.2: Sơ đồ một máy biến áp................................................................................. 6
Hình 2.3: Sơ đồ hai máy biến áp đấu song song.......................................................... 6
Hình 3.1: Sơ đồ hình chữ H ......................................................................................... 7
Hình 4.1: Sơ đồ thay thế khi tính ngắn mạch............................................................. 10
Hình 5.1: Máy biến áp lực.......................................................................................... 12
Hình 5.2: Máy cắt SF6 ............................................................................................... 13
Hình 5.3: Dao cách ly................................................................................................. 14
Hình 5.4: Máy biến dòng điện.................................................................................... 15
Hình 5.5: Máy biến điện áp........................................................................................ 16
Hình 5.6: Chống sét van............................................................................................. 16
Hình 5.7: Tủ hợp bộ ................................................................................................... 18
Hình 6.1 : Cách tính lực tác động lên sứ.................................................................... 25
Hình 7.1: Sơ đồ hệ thống điện tự dùng ...................................................................... 33
Hình 7.2: Máy biến áp dự phòng ............................................................................... 35
Hình 7.3: Sơ đồ tự dùng ............................................................................................. 36
Hình 7.4: Aptomat...................................................................................................... 37
Hình 8.1: Kim thu sét và cáp thoát sét Ericore .......................................................... 41
Hình 8.2: Phạm vi bảo vệ trạm biến áp...................................................................... 43
Hình 9.1: Sơ đồ khối chung của bảo vệ không điện .................................................. 45

Hình 9.2: Sơ đồ khối chung của bảo vệ điện ............................................................. 46
Hình 9.3: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 51....................................................... 47
TrungHình
tâm
Học
ĐHlýCần
Thơ
liệu học tập và nghiên cứu
9.4:
Sơ đồliệu
nguyên
tác động
của@
rơ leTài
50/51..................................................
48
Hình 9.5: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 50/51N............................................... 49
Hình 9.6: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 50/51GN............................................ 49
Hình 9.7: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 67/67N............................................... 50
Hình 9.8: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 87T .................................................... 51
Hình 9.9: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 50REF ............................................... 52
Hình 9.10: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 21..................................................... 53
Hình 9.11: Phạm vi bảo vệ của rơ le 50/51N ............................................................. 53
Hình 9.12: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 79..................................................... 54
Hình 9.13: Sơ đồ nguyên lý tác động của rơ le 25..................................................... 55
Hình 9.14: Tủ bảo vệ trạm biến áp............................................................................. 56
Hình 9.15: Rơ le kỹ thuật số ...................................................................................... 58

TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG TRONG THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
TT TIÊU CHUẨN

1

IEC 60076

SVTH: Trần An Nhiên

Ý NGHĨA
( giữ nguyên mẫu tiếng anh)
Power transformer

6


Chương 1:Tổng quan về công trình

2
3
4
5

Trung

IEC 60137
IEC 60214
IEC 60233
IEC 60296

Bushings for alternating voltage above 1000V
On – load tap changers
Tests on hollow insulators

Speccfication for unused mineral insulating oils for
transformers and reactors
6 IEC 60354
Loading guide for transformers
7 IEC 60422
Supervision and maintenance for mineral insulating
oils in electrical equipment
8 IEC 60529
Classification of degree of protection provided by
enclosures
9 IEC 65042
Application guide for on-load tap changers
10 IEC 60551
Determination of transformer and reactor sound levels
11 IEC 60599
Interpretation of the analysis of gases in transformers
and other oil-filled electrical equipment in service
12 IEC 56
High voltage alternating current circuit breakers
13 IEC 94-1
Lightning arresters Part 1 non linear resistor types for
AC systems
14 IEC 129
AC disconnectors (insulators) and earthing switches
15 IEC 137
Bushings for alternating voltage above 1000V
16 IEC 233
Tests for hollow insulators for use in electrical
equipment
17 Học

IEC liệu
267 ĐH Cần
Guide
to testing
of circuit
breakers
to cứu
tâm
Thơ
@ Tài
liệu học
tậpwith
vàrespect
nghiên
out-of-phase switching
18 IEC 273
Dimensions of indoor and outdoor post insulators and
post insulator unit for systems with nominal voltage
rather than 1000V
19 IEC 376
Specification and acceptance of a new sulfur
hexaflouride
20 IEC 694
Common clauses for high voltage switchgear and
controlgear standards.
21 IEC 815
Guide for the selection of insulators for polluted
conditions
22 IEC 60044-1&6 Current transformers
23 IEC 60044-2

Voltage transformers
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

SVTH: Trần An Nhiên

7


Chương 1:Tổng quan về công trình

1.1 Mục đích xây dựng
Xây dựng mới trạm biến áp (TBA) sẽ đáp ứng được nhu cầu phụ tải ngày càng
tăng của nhà máy, làm cơ sở vững chắc tin cậy từ đó sẽ phát huy được thế mạnh của
nền công nghiệp miền Nam, hiện liên kết lưới trong khu vực còn rất yếu, do đó trạm
sau khi vận hành sẽ làm cơ sở cho sự phát triển lưới điện của tỉnh và toàn khu vực.
Việc hạn chế sử dụng chế độ máy phát sẽ mang lại lợi ích môi trường do hạn
chế phát sinh các khí như: COx, NOx, SOx …
Vận hành song song giữa nhà máy điện và trạm biến áp sẽ tăng cao tính ổn định
cung cấp điện cho nhà máy , đây là ưu điểm lớn nhất nhằm đem lại lợi thế kinh tế cho
nhà máy.
1.2 Cơ sở pháp lý
Trạm biến áp nhà máy xi măng Holcim nằm trong tổng thể các công trình lưới
điện miền Nam theo tổng sơ đồ 5 giai đoạn 2001- 2010 có xét đến 2020.
Thiết kế kỹ thuật của công trình được dựa trên cơ sở sau đây:
Hợp đồng cung cấp điện số 01/2006-HD được ký kết giữa Điện lực Kiên Giang
và nhà máy xi măng Holcim Việt Nam.
Hợp đồng kinh tế số 5594/HNPJ/2005 được ký kết giữa nhà máy xi măng
Holcim và Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 2.

Văn bản số 1767/CV-ĐL2-4 ngày 9/3/2006 của Công ty Điện lực 2 về việc thoả
Trungthuận
tâmđấuHọc
liệu 110/6.6
ĐH Cần
Thơ
Tài liệu
học
nối TBA
kV nhà
máy@
xi măng
Holcim
vàotập
lưới và
điệnnghiên
Quốc Gia.cứu
Báo cáo khảo sát kỹ thuật TBA 110/6.6 kV nhà máy xi măng Holcim do Xí
nghiệp Khảo sát Tổng hợp Miền Nam – Công ty Tư Vấn Xây dựng Điện 2 lập tháng
01/2006.
1.3 Giới thiệu công trình
Trạm biến áp là công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác. Do
đó, có thể là trạm tăng áp hay trạm giảm áp. Trạm tăng áp thường đặt tại các nhà máy
điện, làm nhiệm vụ tăng điện áp từ cấp máy phát lên điện áp cao hơn để truyền tải đi
xa. Trạm hạ áp thường đặt ở các hộ tiêu thụ để biến đổi từ điện áp cao sang điện áp
thấp phù hợp với yêu cầu sử dụng.
Phía sơ cấp và thứ cấp của TBA có các thiết bị phân phối (TBPP) tương ứng, có
nhiệm vụ nhận điện từ nguồn cung cấp và phân phối đi nơi khác. Trong thiết bị phân
phối có các khí cụ điện đóng cắt, điều khiển, bảo vệ và đo lường.
Trạm biến áp 110/6.6 kV nhà máy ximăng Holcim là trạm phụ tải, cung cấp

điện năng cho nhà máy ximăng Holcim Việt Nam tại xã Dương Hoà, huyện Kiên
Lương, tỉnh Kiên Giang, cách nhà máy điện hiện hữu 110m, cách đường nhựa đi chùa
Hang 260m. Địa hình khu vực trạm là khu đất trống, bằng phẳng.

SVTH: Trần An Nhiên

8


Chương 1:Tổng quan về công trình

1.4 Địa điểm xây dựng và vận hành trạm
1.4.1 Yêu cầu
Gần trung tâm phụ tải.
Thuận lợi cho các đường dây 110kV và 6.6kV đấu nối vào trạm.
Ảnh hưởng đến môi trường là thấp nhất.
Thuận lợi cho việc vận chuyển thiết bị nặng.
Đảm bảo việc mở rộng trạm nếu nhu cầu mở rộng trạm của khu vực tăng lên.
Mang tính mỹ quan cao, tạo nét văn minh đô thị.
Đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải.
Thuận tiện và an toàn lúc vận hành và xử lý sự cố.
Hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật,
1.4.2 Điều kiện tự nhiên khu vực
Khu vực dự kiến xây dựng trạm (khảo sát kỹ thuật) có cấu tạo địa chất đến độ
sâu 12m tương đối đơn giản: đất nền gồm 2 lớp trong đó lưu ý lớp 1 (bùn sét) là lớp đất
yếu, cần phải được xử lý gia cố mới có thể đáp ứng làm nền móng công trình. Nước
ngầm trong khu vực trạm có tính ăn mòn bê tông trung bình theo pH, yếu theo CO2
(TCVN 3994 – 85). Điện trở suất trung bình của đất là 9.7 Ω.m (đo bằng máy M416
của Nga).
Trung tâmNhiệt

Họcđộliệu
liệu học tập và nghiên cứu
trungĐH
bìnhCần
(0C) Thơ @ Tài
: 27
Nhiệt độ cao nhất (0C)
: 40
0
Nhiệt độ thấp nhất ( C)
: 13,8
Số ngày có dông trong năm
: 130
Số giờ duy trì dông sét trong năm : 147
Nhiễm bNn khí quyển: khu vực dự kiến xây dựng trạm nằm trên vùng châu thổ
với hệ thống song rạch bị nhiễm mặn.
Tài liệu khảo sát điều kiện tự nhiên khu vực đảm bảo yêu cầu thiết kế.

CHƯƠNG 2

KHẢO SÁT PHẦN ĐIỆN
2.1 Các đường dây đấu nối vào trạm

SVTH: Trần An Nhiên

9


Chương 2: Khảo sát phần điện

Điểm đầu: Cột cuối đường dây 110kV Kiên Lương 2
Điểm cuối: TBA 110/6.6kV nhà máy xi-măng Holcim
Khoảng cách: 11km
Dây dẫn: AC – 240mm2
Dòng tải tối đa: 610A
2.2 Hiện trạng nguồn và lưới điện khu vực
2.2.1 Nguồn công suất
Hiện nay nguồn cung cấp cho các huyện thuộc tỉnh Kiên Giang chủ yếu lấy từ
đường dây 220kv Trà Nóc - Rạch Giá, đường dây 220kV Cai Lậy – Rạch Giá và TBA
220/110kV Rạch Giá.
Riêng huyện Kiên Lương lấy nguốn từ:
TBA 110/15kV Kiên Lương
: 2x30MVA
TBA 110/15kV Kiên Lương 2
: 1x25MVA
Nhà máy ximăng Holcim được cung cấp điện từ hệ thống máy phát Diesel
30MVA.
2.2.2 Lưới điện khu vực

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
2.2.2.1 Lưới truyền tải

Bảng 2.1: Đặc điểm lưới truyền tải 110kV (Nguồn: Cty Điện lực Kiên Giang)
Hiện trạng lưới truyền tải 110kV của khu vực như sau:
STT
Đường dây
Tiết diện
Chiều dài (km)
1
Rạch Giá - Rạch Giá

ACSR - 185
10
2
Rạch Giá - Kiên Lương
ALMELEC - 180
68.5
3
Rạch Giá - Vị Thanh
ACKP - 185
53.5
4
Rạch Giá - Thốt Nốt
ACSR - 185
48
Khu vực trạm cách xa trạm truyền tải, các đường dây 35kV truyền tải với
khoảng cách xa và cơ sở hạ tầng đã xuống cấp nên không thể đáp ứng công suất của
nhà máy.
2.2.2.2 Lưới phân phối
Tại khu vực nhà máy chỉ còn 2 tuyến đường dây 22kV (xuất phát từ trạm 110kV
kiên Lương) tuy nhiên cũng không đáp ứng công suất rất lớn của nhà máy.
2.2.3 Tình hình phụ tải của nhà máy

SVTH: Trần An Nhiên

10


Chương 2: Khảo sát phần điện

Đồ thị phụ tải hàng ngày: Smax là lúc nhà máy vận hành hết công suất, Smin là lúc

thiết bị được bảo trì hoặc gặp sự cố.
Bảng 2.2: Phụ tải ngày 20/8/208 của nhà máy

Trung tâm

t(Hour)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Học liệu
15 ĐH
16
17
18
19
20
21
22
23

24

SVTH: Trần An Nhiên

P(MW)
20
20
15
15
15
15
15
15
15
14
14
14
14
14
Cần 14
Thơ
13
14
17
19
20
20.7
21
19.8
20

@ Tài

Q(MVAr)
3.2
4.0
3.1
2.9
4.3
3.0
3.3
3.4
4.2
4.0
2.8
3.4
3.1
3.4
liệu3.6học
3.4
3.8
2.6
4.5
5.5
5.5
4.8
3.2
4.1

tập và

S(MVA
20.25
20.39
15.31
15.27
15.60
15.29
15.35
15.38
15.57
14.56
14.27
14.41
14.34
14.41
nghiên
14.45
13.44
14.51
17.20
19.53
20.74
21.41
21.54
20.06
20.42

cứu

11


Chương 2: Khảo sát phần điện

Pmax
20.7MW

Pmin
13MW

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

20 21 22 23 24 t(h)

Hình 2.1: Đồ thị phụ tải một ngày 20/8/2008 của nhà máy.
Nguồn cấp điện của nhà máy là 6 tổ máy phát nhiệt điện, với tổng công suất
30MW, nếu xảy ra sự cố sẽ không có nguồn dự phòng.
Nhận xét
Trung2.3tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
2.3.1 Về cấp điện áp
Các đường dây 35kV, 22kV, 11kV tại địa bàn không đáp ứng được nhu cầu
công suất rất lớn của nhà máy, nên chọn cấp điên áp sơ cấp của trạm là 110kV ( trong
giai đoạn đầu sẽ đấu rẽ nhánh từ trạm Kiên Lương, giai đoạn sau sẽ đấu nối vào trạm
220/110kV Kiên Lương khi lưới điện đồng bộ Ô Môn đi vào vận hành). Do đó, chọn
cấp điện áp của trạm như sau:
Phía sơ cấp: 110kV, chọn theo hiện trạng mạng điện khu vực.
Phía thứ cấp: 6.6kV, chọn theo yêu cầu của nhà máy.
2.3.2 Về công suất trạm
TBA 110/6.6kV là công trình lớn, tốn nhiều vốn đầu tư và còn có ảnh hưởng
đến cả mạng điện khu vực. Nên không thể thiết kế trạm để đáp ứng nhu cầu ngắn hạn
rồi sau đó thay mới khi phụ tải tăng lên. Do đó phải dựa vào yêu cầu công suất của nhà
máy có tính đến tương lai và nằm trong đề án phát triển mạng điện khu vực tính đến
năng 2020.
Thông thường có hai phương án để lựa chọn công suất máy biến áp trong trạm:
- Phương án 1: sử dụng 1MBA với công suất MBA được chọn như sau:

SVTH: Trần An Nhiên

12


Chương 2: Khảo sát phần điện

SMBA > Smax
Chọn MBA có công suất 63MVA
110kV

T
63MVA
6.6kV

-

Hình 2.2: Sơ đồ trạm với 1MBA
Phương án 2: sử dụng 2MBA đấu song song, công suất của mỗi MBA được
chọn như sau:
SMBA > Smax/2
Chọn 2 MBA, mỗi máy có công suất 40MVA
110kV

T1

T2

40MVA

40MVA

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu
học tập và nghiên cứu
6.6kV
Hình 2.3: Sơ đồ trạm với 2MBA đấu song song
Để chọn được phương án tối ưu, ta so sánh giữa hai phương án:
Bảng 2.3: So sánh giữa hai phương án
So sánh
Ưu điểm

Khuyết
điểm

SVTH: Trần An Nhiên

Phương án 1MBA
Phương án 2MBA
(63MVA)
(2x40MVA)
- Tổn thất điện năng ít
- Linh động trong việc
- Chiếm ít diện tích xây xử lý sự cố
dựng
- Có khả năng mở rộng
- Vốn đầu tư bé
- Không có khả năng mở
rộng
- Không có MBA dự phòng
khi 1MBA gặp sự cố

-Tổn thất điện năng lớn

-Chiếm nhiều diện tích
xây dựng
-Vốn đầu tư lớn

13


Chương 2: Khảo sát phần điện

Mặt khác, theo Hợp đồng mua bán điện giữa Điện lực Kiên Giang và Nhà máy
xi măng Hòn Chông từ tháng 01/2009 (sau khi xây dựng dây chuyền hai) về sau như
sau :
- Công suất sử dụng lớn nhất: 55 MW
- Công suất sử dụng nhỏ nhất: 35 MW
- Số giờ hoạt động trong ngày: 24 giờ
- Điện năng sử dụng bình quân tháng: 28.000 MWh
Do đó, chọn công suất MBA của trạm là 2x40MVA.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

SVTH: Trần An Nhiên

14


Chương 3: Sơ đồ nối điện

CHƯƠNG 3

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

3.1 Điều kiện ban đầu
Sơ đồ nối điện chính của lưới điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu phụ tải.
- Thuận tiện và an toàn lúc vận hành và sửa chữa.
- Hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Dựa vào yêu cầu trên, sơ đồ nối điên chính của trạm được dự kiến lựa chọn theo
các phương án sau:
- Phương án 1: Sơ đồ hình H (với 5 máy cắt) có by-pass đường dây.
- Phương án 2: Sơ đồ hình H (với 5 máy cắt) không có by-pass đường dây.
Các phương án về sơ đồ nối điện chính được thể hiện như hình:

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

a) phương án 1
Hình 3.1: Sơ đồ hình chữ H

SVTH: Trần An Nhiên

b) phương án 2

15


Chương 3: Sơ đồ nối điện

3.2 Phân tích phương án
Bảng 3.1: Các phương án của sơ đồ nối điện chính
Ưu điểm
Khuyết
điểm

Phương án 1
Vận hành tốt
Chiếm nhiều diện tích hơn. Thiết
bị lắp đặt nhưng ít vận hành dễ
gây hư hỏng, sự cố

Phương án 2
Vận hành tốt
Không linh động khi xảy ra
sự cố máy cắt phân đoạn

3.3 Kết luận
Cả hai phương án đều thỏa mản yêu cầu kỹ thuật đặt ra, tuy nhiên phương án 2
không linh động trong vận hành. Do đó kiến nghị phương án 1 làm cơ sơ thiết kế.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

SVTH: Trần An Nhiên

16


Chương 4: Tính toán các dòng điện

CHƯƠNG 4

TÍNH TOÁN CÁC DÒNG ĐIỆN
4.1 Tính dòng dịnh mức
Dòng định mức thiết bị của ngăn lộ ra (vào) phía cao thế dựa trên công suất tối

đa có thể truyền qua trạm.
Thông số đầu vào:
Điện áp định mức phía sơ cấp:UHV = 110 kV
Điện áp định mức phía thứ cấp:ULV = 6.6 kV
Công suất qua cuộn tam giác MBA: SMBA = 40 MVA
Công suất lớn nhất truyền qua trạm: SHT = 100 MVA
Tính toán:
4.1.1 Phía 110kV

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Dòng định mức dự kiến khi MBA được đưa vào vận hành liên tục:
I1 =

0.8.S MBA
3.U HV

= 167.97 A

Dòng cho phép ứng với hệ số quá tải của nhà máy:
I1 =

1,1.S MBA
3.U HV

= 230.94 A

4.1.2 Phía 6.6 kV
Dòng định mức dự kiến khi MBA được đưa vào vận hành liên tục:
I1 =

0.8.S MBA
3.U LV

= 2799.27 A

Dòng cho phép ứng với hệ số quá tải của nhà máy:
Icp =

1,1.S MBA
3.U HV

= 3849.00 A

Trong đó,
kqt = 1.1 là hệ số quá tải cho phép của nhà máy.
klt = 0.8 là hệ số vận hành liên tục máy biến áp.

SVTH: Trần An Nhiên

17