THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220110KV TRUNG GIAN TIỀN GIANG

GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
I- GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP:

- Trạm biến áp là một công trình dùng để chuyển đổi điện năng từ cấp này
sang cấp khác, để chuyển tải hoặc phân phối cho các trạm biến áp khác. Đường
dây tải điện, trạm biến áp và các máy phát điện tạo thành một hệ thống truyền tải
thống nhất vì vậy trạm biến áp phụ thuộc vào hệ thống điện và nhu cầu truyền tải
của phụ tải để đảm bảo tính cung cấp điện cao.
- Khi thiết kế trạm biến áp thì phải đảm bảo sau cho phụ tải được liên tục
cung cấp điện. Đây là một vấn đề quan trọng trong thiết kế. Hạn chế tối đa sự cố
xảy ra mất điện. Đồng thời khi thết kế ta phải dự báo được phụ tải phát triển
trong tương lai. Vì vậy khi thiết kế trạm phải có hai nguồn cung cấp trở lên và
trong trạm phải có dự trữ kể cả máy biến áp dự phòng và nguồn điện phải có khả
năng truyền tải cho nhau.

II- PHÂN LOẠI
1- Theo nhiệm vụ:
- Trạm biến áp trung gian : Là trạm lấy điện từ hệ thống 220KV,110KV
cung cấp cho các trạm biến áp nhỏ hơn như:110KV, 35KV, 22KV. Nói cách khác
là trạm biến áp trung gian làm nhiệm vụ liên lạc giữa lưới điện có các cấp điện
áp khác nhau.
- Trạm biến áp đòa phương : Là trạm nhận điện từ các trạm biến áp khu
vực, điện áp cung cấp là 10,6KV,0,4KV cho các nhà máy xí nghiệp, các khu dân
cư bằng các đường dây phân phối.
2- Theo vò trí :
- Trạm biến áp ngoài trời : Là trạm có các thiết bò đặt ngoài trời còn các bộ

phận phân phối thấp và bộ phận điều khiển được đặt trong nhà. Với loại này cần
mặt bằng rộng và ở nơi ít bụi, xây dựng trạm này sẽ tiết kiệm được kinh phí.
- Trạm này được cách điện bằng không khí ATS
- Trạm biến áp trong nhà: Là trạm gồm các thiết bò đặt trong nhà với loại
này không cần mặt bằng rộng có thể xây dựng ở nơi ít bụi nhưng vốn đầu tư cao.
3- Theo cơ chế vận hành:
- Trạm tăng áp: Thường đặt ở các nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng điện áp
lên cao hơn để truyền tải đi xa.
- Trạm giảm áp : Thường đặt ở gần nơi tiêu thụ, phân phối nhằm chuyễn
đổi điện áp cao xuống điện áp thấp phù hợp với nhu cầu sử dụng.

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 1


Luận n Tốt Nghiệp

GVHD: Phan Kế Phúc

- Trạm trung gian: Là dùng để liên lạc giữa hai nơi có cấp điện áp khác
nhau trong hệ thống điện.
4- Các kết cấu cơ bản của trạm biến áp:
- Các thiết bò trong trạm máy cắt, dao cách ly, BU, BI đo løng, hệ thống
thanh cái.
- Các thiết bò điều khiển: Thiết bò điều chỉnh điện áp, dòng điện, cảm biến
báo hiệu, tần số, đồng hồ chỉ thò…

- Hệ thống điện tự dùng trong trạm lấy điện từ máy biến áp hạ áp 22/0,4KV
ngoài ra trạm còn có hệ thống điện dự phòng 220VDC hoặc 110VDC lấy điện từ hệ

thống Acquy và bộ nghòch lưu của trạm.
- Hệ thống chống sét: Sét truyền từ đường dây vào trạm ta dùng chống sét van,
chống sét đánh trực tiếp vào trạm dùng hệ thống kim thu sét

- Hệ thống thông tin liên lạc: Dùng để liên lạc và vận hành trạm theo lệnh
của trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Nam và trung tâm điều độ hệ thống
điện Quốc Gia
• Những đặt điểm cơ bản của hộ tiêu thụ :
 Hộ tiêu thụ điện là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống phân
phối điện và cung cấp điện. Tuỳ theo tính chất quan trọng và mức độ
sử dụng điện năng của hộ tiêu thụ mà người ta chia phụ tải ra làm 3
loại :
 Phụ tải loại I: Là những hộ tiêu thụ mà khi có sự cố mất điện gây
hậu quả nghiêm trọng nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt
hại nền kinh tế. Đối với phụ tải loại I không cho phép mất điện phải
cung cấp điện liên tục, thường phụ tải loại I phải có tối thiểu hai
nguồn đến và có nguồn dự phòng.
 Phụ tải loại II: Là những hộ tiêu thụ khi có sự cố mất điện thì nó chỉ
gây thiệt hại về kinh tế như nhà máy ngừng sản suất, lãng phí sức
lao động
 Phụ tải loại III: Là những hộ tiêu thụ thuộc quần chúng nhân dân tức
là hộ tiêu thụ cung cấp điện với mức độ thấp và cho phép mất điện
trong khoảng thời gian nhất đònh.

III- CÁC YÊU CẦU CHÍNH KHI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP:
- Khi thiết kế một trạm biến áp thì mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế
là phải đảm bảo cho các hộ tiêu thụ điện luôn thoả mãn về chất lượng điện năng
cung cấp liên tục, đảm bảo đủ điện áp…
• Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn các điều
kiện sau.

 Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm ngoại tệ vật tư hiếm.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 2


Luận n Tốt Nghiệp

GVHD: Phan Kế Phúc

Chi phí vận hành hàng năm thấp
Thuận tiện cho vận hành và mở rộng trạm
Tổn thất công suất trong máy biến áp phải nhỏ nhất
Nên người thiết kế phải biết so sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa các
phương án để chọn ra một phương án tối ưu.
• Các yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp
 Xác đònh phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu điện năng từng khu vực từ
đó lựa chọn phương án cung cấp điện
 Xác đònh phương án về nguồn, vò trí, công suất loại nguồn đến và trầm
quan trọng của trạm
 Xác đònh cấu trúc của mạng điện.
 Chọn các giải pháp công nghệ chính như sơ đồ nối điện chính, tính toán
ngắn mạch chống sét cảm ứng điện từ , đo lường điều kiện cần thiết phải
tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khi thiết kế trạm.
IV -VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM
- Vò trí đặt trạm thõa mãn các yêu cầu sau.
- Gần tâm phụ tải, gần đường ôtô thuận tiện cho việc chuyên chở các thiết
bò đến trạm đặt biệt là các máy biến áp, gần công trình phục vụ công cộng như
đường cấp thoát nước, đường dây thông tin liên lạc, chữa cháy…
- Trạm biến áp thiết kế trong tập đồ án này được đặt ở tỉnh Tiền Giang

hướng từ Thành Phố Mỹ Tho vế Cai Lậy cạnh quốc lộ I cách khu công nghiệp
Mỹ Tho khoảng 2km. Trạm nhận điện từ 2 nguồn đến đó là từ Thành Phố Hồ Chí
Minh về và từ Cai Lậy lên tất cả các thiết bò cao áp đặt ngoài trời, thiết bò trung
áp đặt trong nhà.
V - NHIỆM VỤ CỦA TRẠM BIẾN ÁP ĐƯC THIẾT KẾ:
- Nhiệm vụ của luận văn tốt nghiệp này là thiết kế trạm biến áp trung gian
Tiền Giang 220KV/110KV
- Công suất hệ thống 6000MVA.
- Dòng điện nắng mạch từ Thành Phố Hồ Chí Minh đến Tiền Giang là
30(KA) ( 220KV ) và từ Cai Lậy lên là 27KA ( 220KV )
 Thiết kế sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt.
 Thiết kế chống sét, hệ thống nối đất cho trạm
 Thiết kế bảo vệ rơle





SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 3


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI
I- CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

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

-Đồ thò phụ tải có thể phân loại theo công suất S, P, Q theo thời gian. Đồ
thò phụ tải rất cần thiết cho việc thiết kế và vận hành hệ thống điện . Khi biết

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 4


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

được đồ thò phụ tải toàn hệ thống điện ta có thể phân bố công suất tối ưu cho các
trạm biến áp trong hệ thống điện.
1- Đồ thò phụ tải cấp 22KV:
Smax =20 MVA
cos ϕ = 0,8
m = 22 KV
P = Scos ϕ
Q = Ptg ϕ
S = P2 + Q2
Bảng cân bằng công suất ở cấp điện áp 22KV
STT

P = Scos ϕ
(MW)

Thời gian
(giờ)

Q = Ptg ϕ
(MVar)

0→6
1
8
6→8
2
11,2
8 → 12
3
12,8
12 → 14
4
9,6
14 → 18
5
15,2
18 → 22
6
16
22 → 24
7
8
Đồ thò phụ tải cấp điện áp 22KV:

6
8,4
9,6
7,2

11,4
12
6

S(MVA)
%
100
90
80
70
60
50

S = P2 + Q2
(MVA)
10
14
16
12
19
20
10

20
19
16
14

12

10

0

10

6 8

12 14

18 22 24

t(giờ)

2- Đồ thò phụ tải cấp điện áp 110KV:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 5


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

Smax = 120KV
cos ϕ = 0,8
m = 110KV
P = Scos ϕ
Q = Ptg ϕ
S = P2 + Q2

Bảng cân bằng công suất cấp điện áp 110KV
STT

P = Scos ϕ
(MW)

Thời gian
(giờ)

Q = Ptg ϕ
(Mvar)

0→4
1
52
4→8
2
72,8
8 → 12
3
83,2
12 → 16
4
62,4
16 → 18
5
93,6
18 → 22
6
104

22 → 24
7
62,4
Đồ thò phụ tải cấp điện áp 110KV:

S = P2 + Q2
(MVA)
65
91
104
78
117
130
78

39
54,6
62,4
46,8
70,2
78
46,8

S(MVA)
130

100

117

90

104

80

91

70

78

60

78

65

50

0

4

8

12

16 18

22 24

t(giờ)

3- Đồ thò phụ tải của toàn trạm
- Đồ thò phụ tải qua máy biến áp cũng chính là đồ thò phụ tải của toàn trạm
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 6


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

P∑

toàn trạm

= P∑

Q∑

toàn trạm

= Q∑

qua MBA

= P 1 + P2

qua MBA

= Q1 + Q2

S∑i = P 2∑i + Q2∑i

Bảng cân bằng công suất của toàn trạm
Thời gian
(giờ)

P = Scos ϕ
(MW)

Q = Ptg ϕ
(MVAR)

1
2
3
4
5
6
7

0→4
4→6
6→8
8 → 12
12 → 14

14 → 16

16 → 18

60
80,8
84
96
72
77,6
108,8

45
60,6
63
72
54
58,2
81,6

S = P2 + Q2
(MVA)
75
101
105
120
90
97
136

8
9

18 → 22
22 → 24

120
70,4

90
52,8

150
88

STT

Đồ thò phụ tải của toàn trạm
S(MVA)
150
150

136

120
101

100

105

90

97

88

75
50

0

4

6

8

12 14 16 18

22 24

t(giờ)

-Công suất tự dùng của trạm biến áp

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 7

GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

Std = (0,2% ÷ 0,5%)S ∑ quaMBA
Chọn Stdi = 0,2%Smaxqua MBA =
′
S ∑ i = S ∑ i + S td

0,2
* 150 = 0,3( MVA)
100

Bảng cân bằng công suất có tính đến công suất tự dùng
P = Scos ϕ
(MW)

Thời gian
(giờ)

Q = Ptg ϕ
(MVAR)

S = P2 + Q2
STT
(MVA)
0→4
1
75
0,3

75,3
4→6
2
101
0,3
101,3
6→8
3
105
0,3
105,3
8 → 12
4
120
0,3
120,3
12 → 14
5
90
0,3
90,3
14 → 16
6
97
0,3
97,3
16 → 18
7
136
0,3

136,3
18 → 22
8
150
0,3
150,3
22 → 24
9
88
0,3
88,3
Đồ thò phụ tải của toàn trạm có tính đến công suất tự dùng:
S(MVA)
136,3

150
105,3
101,3

150,3

120,3
97,3
90,3

100

88,3

75,3

50

0

4

6

8

12 14 16 18

22 24

t(giờ)

CHƯƠNG III
CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHO TRẠM
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 8


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

I- TỔNG QUÁT:
- Sơ đồ cấu trúc có nhiệm vụ liên lạc giữa nguồn với tải thông qua các thiết
bò điện, tạo thành một hệ thống điện hoàn chỉnh, còn gọi là sơ đồ nối điện của

trạm.
Một sơ đồ hoàn chỉnh phải thoả mãn các yếu tố sau:
- Tính linh hoạt: cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng. Sơ đồ của trạm phải
thích ứng với các trạng thái vận hành khác nhau trong hệ thống điện điều này còn
tuỳ thuộc vào mức độ quan trọng của phụ tải, công suất lớn nhất của phụ tải và
gam của máy biến áp mà ta chọn sơ đồ sau cho tối ưu nhất
- Tính kinh tế: chọn sơ đồ sau cho đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện
cao, đảm bảo đủ điện năng cho phụ tải, các thiết bò trong trạm hoạt động ở chế độ
đònh mức.

II- CÁC DẠNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA TRẠM:
- Để chọn sơ đồ cấu trúc của trạm thì có nhiều phương án, các phương án
này phụ thuộc vào số lượng máy biến áp.
- Sau đây là một số phương án cần xem xét:
1-Phương án 1:
HT
- Sử dụng máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
220KV

110KV

22KV

0,4KV

Ưu điểm:

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 9

GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

- Dạng sơ đồ này đơn giản dễ sử dụng sử dụng máy biến áp ba hai cuộn
dây có kích thước và khối lượng tương đối nhỏ dễ vận chuyễn có khả năng cung
cấp điện liên tục khi bò sự cố hay sửa chữa, công suất cuộn hạ thấp.
Nhược điểm:
- Máy này không có cuộn triệt tiêu sóng hài bậc cao
- Số lượng máy biến áp tương đối nhiều, tốn thiết bò đóng cắt.
2- Phương án 2:
- Sử dụng máy biến áp hai cuộn dây:
HT
220KV

110KV

22KV

0,4KV

Ưu điểm:
- Phương án này đảm bảo tính cung cấp điện liên tục, sử dụng máy biến áp
hai cuộn dây.
Nhược điểm:
- Đối với sơ đồ này có hai máy biến áp nhận điện từ 220KV xuống 110KV
và hai máy biến áp nhận điện từ 220KV xuống 22KV ( đối với máy biến áp
220KV xuống 22KV loại máy này ít có sản suất vì cuộn thứ cấp chòu cách điện rất

cao, dẫn đến đắt tiền, gây tổn thất nhiều.Thiết bò đóng cắt nhiều, giá thành cao.

3- Phương án 3:

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 10


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

- Sử dụng máy biến áp ba pha ba cuộn dây:
HT
220KV

110KV

22KV

0,4KV

Ưu điểm:
- Vận hành đơn giản, thiết bò đóng cắt ít
- Diện tích mặt bằng nhỏ
- Hiện nay máy biến áp ba pha ba cuộn dây được sử dụng rộng rãi.
- Cuộn hạ áp đấu tam giác dùng để chống sét và khử sóng hài rất tốt.
- Sơ đồ có cấu trúc đơn giản.
Nhược điểm:

- Tổn thất máy biến áp lớn hơn máy biến áp tự ngẫu
- Giá thành tương đối cao
- Kích thước tương đối lớn chuyên chở tương đối khó khăn tốn diện tích xây
dựng.

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 11


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

4- Phương án 4:
- Sử dụng máy biến áp tự ngẫu :
HT
220KV

110KV

22KV

0,4KV3-

Phương
án 3:
Sử dụng
Ưu điểm:
biếkhô

n ng để khử sóng hài bậc cao.
- Máy biến áp tự ngẫu cuộnmá
hạybỏ
bay biến áp ba pha ba cuộn dây, rẽ tiền
- Máy biến áp tự ngẫu nhẹáphơn má
pha
ba
hơn máy biến áp ba pha ba cuộn dâ
y.
n tính nối đất thoả mãn được điều kiện lưới
- Các cấp điện áp điều có cuộ
trung
dây:
điện việt nam.
Nhược điểm:
- Khi sử dụng máy này cần phải đặt thiết bò bảo vệ tốt cho các cuộn dây.
- Để sử dụng máy này thì trung tính của cuộn cao cuộn trung phải nối đất
trực tiếp và điện áp cuộn cao có trung tính trực tiệp nối đất.

5- Phương án 5:

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 12


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

- Sử dụng máy biến áp ba cuộn dây có cuộn hạ để hở:
HT
220KV

110KV

22KV

0,4KV

Ưu điểm:
- Trong sơ đồ cấu trúc này vẫn đảm bảo tính cung cấp điện liên tục
- Cuộn hạ đấu tam giác để khử sóng hài bậc cao.
Nhược điểm:
- Sử dụng nhiều máy biến áp, tốn thiết bò đóng cắt, giá thành cao
- Máy biến áp ba pha ba cuộn dây giá thành đắt hơn máy biến áp tự ngẫu
- Trọng lượng lớn chiếm diện tích
Nhận xét các phương án:
- Thông qua các sơ đồ cấu trúc trên ta nhận thấy phương án 1 sử dụng máy
biến áp ba pha hai cuộn dây có giá thành rẽ hơn máy biến áp tự ngẫu và máy
biến áp ba cuộn dây, trọng lượng và kích thước nhẹ, dể vận chuyễn, chiếm diện
tích ít, vẫn đảm bảo tính liên tục cung cấp điện
- Phương án 3 sử dụng máy biến áp ba cuộn dây nó vẫn đảm bảo tính liên
tục cung cấp điện tuy giá thành tương đối đắt, trọng lượng tương đối lớn, tổn hao
nhiều nhưng có số lượng máy biến áp ít dẫn đến thiết bò đóng cắt ít và máy biến
áp này cũng được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
- Các phương án 2,4,5 có số lượng máy biến áp tương đối nhiều, tốn kém
thiết bò đóng cắt bảo vệ, tổn thất qua hai lần biến áp vận hành không kinh tế. Vậy
các phương án này không phù hợp để thiết kế.
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 13


Luận n Tốt Nghiệp

GVHD: Phan Kế Phúc

⇒ Qua các sơ đồ cấu trúc trên ta chọn phương án 1 và 3 để thiết kế .

Nhưng để chọn phương án cụ thể nào thì ta phải tiến hành so sánh kinh tế – kỹ
thuật để chọn phương án tối ưu.

III- CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN:
1- Khái niệm chung:
-Trong nhà máy điện và trạm biến áp các thiết bò điện, khí cụ điện được
kết nối với nhau thành sơ đồ điện. Yêu cầu của sơ đồ nối điện là phải làm việc ổn
đònh với độ tin cậy cao, cấu tạo đơn giản vận hành an toàn. Dễ dàng thay thế hay
sửa chữa khi có sự cố, đảm bảo an toàn cho người và thiết bò.
a) Sơ đồ một hệ thống thanh góp:
* Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn .
-Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn có nhược điểm là khi sửa
chữa thanh góp, máy cắt hay dao cách ly của bất cứ mạch nào cũng phải cắt điện
toàn bộ nguồn cung cấp, do đó phải ngừng làm việc trong thời gian sửa chữa.
-Để sửa chữa máy cắt của đường dây bất kỳ phải cắt điện đường dây đó và
hộ dùng điện phải ngừng cung cấp trong thời gian sửa chữa.

DCL
MC
DCL

TG
DCL
MC
DCL

* Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn.
- Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn có thể khắc phục đựơc nhược
điểm của sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn, nâng cao được tính liên

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 14


Luận n Tốt Nghiệp

GVHD: Phan Kế Phúc

tục cung cấp điện cho phụ tải, vận hành dễ dàng, tuy nhiên nó cũng có khuyết
điểm là bò sự cố hay sửa chữa thì phụ tải nối vào phân đoạn đó bò mất điện.
Tóm lại: ba dạng sơ đồ trên khi có sự cố vẫn có phụ tải bò mất điện, để
khắc phục nhược điểm này ta có dạng sơ đồ sau.

DCL
MC
DCL
TG
DCL
MC
DCL

b) Sơ đồ hai hệ thống thanh góp:
* Sơ đồ hai hệ thống thanh góp không phân đoạn :
- Sơ đồ hai hệ thống thanh góp không phân đoạn là mỗi phần tử qua một
máy cắt nhưng rẽ qua hai dao cách ly để nối vào hai thanh góp, giữa hai thanh
góp có một máy cắt liên lạc. Hai thanh góp có giá trò như nhau.
- Sơ đồ này có hai chế độ làm việc:
 Một thanh góp làm việc và một thanh góp dự phòng các phần tử nối vào
thanh góp làm việc qua máy cắt và dao cách ly thuộc thanh góp đóng còn
thanh góp kia ngắt.
 Sơ đồ này còn có một ưu điểm nổi bậc là khi cần sửa chữa máy cắt của
phần tử nào đó dùng máy cắt liên lạc thay cho máy cắt này bằng cách
chuyễn đường qua thanh góp thứ hai chỉ mất một thời gian thao tác.
 Đồng thời làm việc cả hai thanh góp: Trong chế độ này mạch nguồn cũng
như mạch tải được phân bố đều trên hai thanh góp, máy cắt liên lạc đóng
làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn. Khi sự cố trên thanh góp chỉ mất
một phần trong thời gian ngắn và chuyễn sang vận hành ở thanh góp kia.

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 15


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

DCL
MC
DCL

TG I
TG II
DCL
MC
DCL

* Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có phân đoạn:
- Phân đoạn một thanh góp: thanh góp này trở thành thanh góp chính, thanh
góp kia trở thành thanh góp phụ ( chỉ phân đoạn một thanh góp ) Với sơ đồ thanh
góp có phân đoạn có thể là hai hay một máy cắt liên lạc MC G nối và thanh góp
phụ chỉ thay một phân đoạn khi cần sửa chữa, lúc này máy cắt MC G nối vào phân
đoạn được thay thế đóng vai trò máy cắt phân đoạn, nghóa là luôn luôn làm việc
trong chế độ hai phân đoạn, do đó tính đảm bảo cao hơn.
DCL
MC
DCL
MCG

TG I
TG II
DCL
MC
DCL

Tóm lại: Vì tính chất quan trọng của phụ tải không được mất điện, đồng
thời phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao nên ta chọn sơ đồ hai hệ thống
thanh góp 220KV đầu vào của máy biến áp chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 16


Luận n Tốt Nghiệp

GVHD: Phan Kế Phúc

cho cấp 110KV và chọn tủ hợp bộ cho một hệ thống thanh góp có máy cắt phân
đoạn cho cấp 22KV.
2- Sơ đồ nối điện chính của các phương án:
a) Phương án 1:

220KV

110KV

22KV

b) phương án 3:
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 17


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

110KV

220KV

22KV

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 18


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

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

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

- Kqt = S
dmBA
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

< 1,4
Trang 19


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp
S dt1

- S
< 0,93
dmBA
- Kqtsc * SđmBA ≥ Smaxtrạm
b- Quá tải thường xuyên :
- Khi quá tải bình thường nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây không
vượt quá 14000C và nhiệt độ lớp dầu phía trên không vượt quá 9500C
- Hệ số quá tải thường xuyên có thể xác đònh từ đồ thò phụ tải của trạm như
sau:
- Ta qui đồ thò phụ tải của trạm về hai bậc
+ Ta tính hệ số quá tải K2 =

S dt 2
S dm
S dt1

+ Ta tính hệ số non tải K1 = S
dm

- Công suất đẳng trò của máy biến áp trong khoảng thời gian xét được xác
đònh như sau:
n

2

2

2

S1 * t1 + S 2 * t 2 + ... + S n * t n
=
Sdt=
t1 + t 2 + ... + t n

∑S

2

i

i =1

* ti

n

∑t
i =1

i

• Trong đó: Si: phụ tải trong thời gian ti
- Dựa vào đồ thò hình k trang 16 sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện của
các tác giả: Phan Thò Thanh Bình – Phan Thò Thu Vân – Dương Lan Hương, từ
thời gian tính toán ta xác đònh được K2 cho phép ( K2cp ).
- So sánh K2 tính toán ( K2tt ) với K2cp nếu :
 K2tt ≤ K2cp thì máy biến áp được phép quá tải thường xuyên ứng với chế độ

làm việc của nó.
 K2tt ≥ K2cp thì máy biến áp không được phép sử dụng.
 Nếu đồ thò có vùng quá tải buổi chiều thì ta tính lui về 10h trước đó
 Nếu đồ thò có vùng quá tải vào buổi sáng thì ta tính lui về 10h sau đó
 Nếu đồ thò phụ tải có hai cực đại trong một ngày thì phụ tải đẳng trò bậc hai
tính đối với cực đại nào có ∑ S i * t i đạt trò số lớn nhất, khi đó chọn được
Sđt2 thì Sđt1 sẽ tính trong hai trường hợp trên .
 Nếu Sđt2 < 0,9Smax
 Thì lấy Sđt2 = 0,9Smax còn thời gian cấp thứ hai tính như sau:
S 2 dt 2 t 2
t2 =
(0,9S max ) 2
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 20


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

II- CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHÍNH CHO TRẠM:
- Trạm biến áp trung gian là trạm quan trọng cung cấp cho các trạm khu
vực đảm tính liên tục cung cấp điện cho trạm tốt nhất.
- Vì tính chất quan trọng của trạm chọn máy biến áp theo điều kiện quá tải
thường xuyên qui về đồ thò phụ tải hai bậc và kiểm tra.
- Các thông số của đồ thò phụ tải:
 Cấp 110KV: Smax = 130 (MVA) cos ϕ =0,8
 Cấp 22KV :Smax = 20 (MVA) cos ϕ =0,8
 Cấp 0,4KV: S = 0,3 (MVA) cos ϕ =0,8

- Từ đồ thò phụ tải của toàn trạm ta có:
Smax = 150 (MVA)
- Công suất tự dùng của trạm biến áp là:
S = 0,3(MVA)
⇒ Công suất Smax của toàn trạm ( bao gồm cả công suất tự dùng )
S ∑ toàn trạm = 150 + 0,3 = 150,3(MVA)
- Qui đổi đồ thò phụ tải toàn trạm về đồ thò phụ tải hai bậc:
- Giả sử máy biến áp hoạt động 6h trong 24h (một ngày đêm)
S dt 2 =

150,3 2 * 4 + 136,3 2 * 2
= 145,7 (MVA)
6

- Công suất đẳng trò khi máy biến áp hoạt động non tải trong 10h trước khi
có tải
S dt1 =

75,3 2 * 4 + 101,3 2 * 2 + 105,3 2 * 2 + 120,3 2 * 2
= 97,1(MVA)
10

- Đồ thò phụ tải của trạm ở dạng hai bậc:
S(MVA)

145,7
SđmBA
97,1

0

6

10

T(giờ)

- Vậy ta phải chọn máy biến áp sau cho Gam máy nằm trong điều kiện:
97,1(MVA) < SđmBA < 145,7(MVA)
SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 21


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

- Đồng thời phải thoả điều kiện K2cp ≥ K2tt hệ số K2cp tra đồ thò hình K trang
16 sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện của các tác giả Phan Thò Thu Vân –
Phan Thò Thanh Bình – Dương Lan Hương. Có hai khả năng để chọn máy biến áp
đó là
SđmBA1 = 125(MVA)
SđmBA2 = 100(MVA)
- Hệ số quá tải
K2 =

S dt 2
145,7
=

= 1,18
S dmBA
125

- Hệ số non tải
S

97,1

dt1
=
= 0,77
K1 = S
125
dmBA

- Sử dụng hệ số K1 = 0,77 và thời gian quá tải t 2 = 6h tra đồ thò hình K trang
16 sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện của các tác giả Phan Thò Thu Vân –
Phan Thò Thanh Bình – Dương Lan Hương. Ta được K2 cho phép
K2cp = 1,19
- So sánh hệ số quá tải tính toán với hệ số quá tải cho phép ta thấy
K2cp = 1,19 ≥ K2tt =1,18 (thoả điều kiện)
- Vậy chọn máy biến áp có công suất đònh mức S đm = 125 (MVA) hoạt động
được phép quá tải thường xuyên mà không làm hư hại đến máy biến áp.
- Bình thường máy biến áp hoạt động ở chế độ quá tải thường xuyên thì hệ
số quá tải là Kqttx = 1,2
 Kiểm tra khả năng quá tải sự cố của máy biến áp
- Công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện một máy biến áp nghỉ.
Máy biến áp còn lại hoạt động với khả năng quá tải sự cố có khả năng cung cấp
đủ Smax = 145,7(MVA)

Kqtsc* SđmBA ≥ Smaxtrạm
Kqtsc* SđmBA = 1,4*125 = 175(MVA) ≥ Smaxtrạm = 145,7(MVA)
⇒ Thoả điều kiện
- Khi máy biến áp đặt ngoài trời thì Kqtsc = 1,4
S

145,7

max
=
= 1,16 < 1,4
Kqt = S
125
dmBA

⇒ Thoả điều kiện
S dt1
97,1
=
= 0,77 < 0,93
S dmBA 125
⇒ Thoả điều kiện quá tải sự cố
SđmBA ≥ 0,5 Smax = 0,5* 147,5 = 72,8(MVA)

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 22


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

- Vậy chọn máy biến áp có công suất đònh mức S đm = 125(MVA) thoả điều
kiện quá tải sự cố và quá tải thường xuyên.
1-Chọn máy biến áp cho phương án 1:
a) Chọn máy biến áp cho cấp điện áp 220/110KV
- Để đảm bảo tính cung cấp điện liên tục cho trạm biến áp ta đặt hai máy
biến áp ba pha hai cuộn dây. Mỗi máy có công suất đònh mức SđmBA = 125(MVA).
- Kiểm tra lại điều kiện quá tải của máy biến áp khi có sự cố một máy
- Khi hai máy hoạt động, theo điều kiện quá tải sự cố ở hiện tại.
1,4* SđmBA=1,4* 125 = 175(MVA) ≥ Smax = 150,3(MVA)
⇒ Vậy hai máy này đảm bảo cung cấp điện liên tục khi có sự cố một máy
bò hư hỏng hay sửa chữa.
• Các thông số của máy biến áp ba pha hai cuôn dây:
 Kiểu ONAF
 Nước sản xuất AEG
 Điện áp danh đònh:230/115KV
 Công suất danh đònh Sđm = 125MVA
 Tổn thất không tải ∆P0 = 50( KW )
 Tổn thất ngắn mạch ∆PN = 330( KW )
 Điện áp ngắn mạch UN% = 12%
 Dòng điện không tải I0 = 0,35%
 Giá tiền một máy biến áp 950.000 USD
b) Chọn máy biến áp cho cấp 110/22KV:
- Đồ thò phụ tải ở cấp 22KV có các thông số :
Smax = 20(MVA)
Cos ϕ = 0,8
Std = 0,3(MVA)
- Chọn máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố :

Smax ∑ cấp 22KV = Smax +Std = 20 + 0,3 =20,3(MVA)
⇒

SđmBA ≥

S max 20,3
=
= 14,5( MVA)
1,4
1,4

⇒

Vậy chọn máy biến áp có công suất S đmBA = 16(MVA). Vì đây là
phụ tải quan trọng, vì nó cung cấp cho tự dùng trong nhà máy, khu vực và đòa
phương tại đây nên cần phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện nên ngay từ
đầu ta đặt 2 máy có công suất đònh mức, mỗi máy là SđmBA = 16(MVA)
- Kiểm tra điều kiện quá tải của máy biến áp:
+ Khi hai máy chạy đònh mức:
2* Sđm = 2* 16 = 32 (MVA)

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 23


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp
⇒ Smax = 20,3 (MVA) ⇒ thoả điều kiện

+ Khi một máy bò sự cố máy kia cò nhiệm vụ cung cấp đủ công suất kho
phụ tải ở cấp đó
1,4*Smax = 1,4*16 = 22,4MVA
⇒ Smax = 20,3 (MVA)
⇒ Thỏa điều kiện quá tải sự cố khi một máy biến áp bò ngừng hoạt động,
nhưng phải tăng cường các biện pháp làm mát tối đa và chỉ được quá tải 6h trong
một ngày và chỉ được liên tục trong 5 ngày đêm
• Các thông số của máy biến áp cấp 110/22KV 3 pha 2 cuộn dây
 Máy biến áp kiểu ONAN:
 Công suất đònh mức Scđm = 115 (KV)
 Điện áp cuộn hạ Uhđm = 22 KV
 Điện áp ngắn mạch UN% = 10
 Dòng điện không tải i0% = 0,1
 Tổn thất không tải ∆ Po = 13 KW
 Tổn thất ngắn mạch ∆ PN = 103 (KW)
 Kích thước D – R – C : 7,7 – 4,05 – 5,5 (m)
 Trọng lượng 49 (tấn)
 Giá tiền 1 máy 300.103 (USD)
 Nước sản xuất AEG
* Chọn máy biến áp cho phương án 3:
- Phương án 3 gồm có 2 máy biền áp 3 pha 3 cuộn dây:
- Công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện quá tải sự cố khi1 máy
biến áp nghỉ máy biến áp còn lại phải có khả năng cung cấp đủ công suất S max =
150,3 (MVA):
S

150,3

max

SđmBA = K = 1,4 = 107,3( MVA)
qtsc

⇒ Chọn SđmBA = 125 (MVA) máy biến áp 3 pha ba cuộn dây








Kiểu ONAF:
Công suất đònh mức Sđm = 125 (MVA)
Điện áp cuộn cao Uc = 230 KV
Điện áp cuộn trung Ut = 115 KV
Điện áp cuộn hạ UH = 22 KV
Điện áp ngắn mạch:
UNC – T % = 10,38%
UNC – H % = 17%
UNT – H % = 6,03%

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 24


GVHD: Phan Kế Phúc

Luận n Tốt Nghiệp

 Tổn thất không tải ∆ Po = 47 (KW)
 Tổn thất ngắn mạch:
∆ PNC – T = 280 (KW)
∆ PNC – H = 252 (KW)
∆ PNT – H = 270 (KW)
 Dòng điện không tải i0% = 0,07
 Kích thước D – R – C : 12 – 5,55 – 7,8 (m)
 Trọng lượng 158 (tấn)
 Giá tiền 1 máy 1200.103 (USD) Nước sản xuất AEG
* Chọn công suất máy biến áp tự dùng:
- Vì 2 máy biến áp làm việc song song nên chọn theo điều kiện quá tải sự
cố:
SđmTD = (0,2% ÷ 0,5%)*S Σ maxquaMBA
SđmTD =













0,2 S Σ max quaMBA

0,2 * 150

= 100 * 1,3 = 230 (KVA)
1,3
⇒ Chọn SđmBATD = 250 (KVA)
Điện áp cuộn cao UC = 15/20 (KV)
Điện áp cuộn hạ UH = 0,4 (KV)
Điện áp ngắn mạch UN% = 5%
Dòng điện không tải iO% = 2%
Tổn thất không tải ∆ Po = 900 (W)
Tổn thất ngắn mạch ∆ PN = 4400 (W)
Kích thước D – R – C : 1,52 – 1,01 – 1,83 (m)
Trọng lượng 1,439 (tấn)
Giá tiền 1 máy 3,13.103 (USD)
Kiểu CTY
Nước sản xuất: VN

SVTH: Nguyễn Văn Bé Tám

Trang 25