khảo sát trạm biến áp 220 kv cà mau

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

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT TRẠM BIẾN ÁP
220 KV CÀ MAU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
Đào Minh Trung

SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Nguyễn Hữu Nguyên (MSSV: 1111018)
Ngành: Kỹ thuật điện – khóa 37

Tháng 5/2015


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
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN
HỌC KỲ II NĂM HỌC 2014 – 2015
1. Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Nguyên

MSSV: 1111018
Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử
Khoá: 37
2. Tên đề tài: Khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau
3. Địa điểm thực hiện: Bộ môn Kỹ thuật điện, khoa Công Nghệ, trường Đại học
Cần
Thơ.
4. Họ tên của người hướng dẫn khoa học: Đào Minh Trung
5. Mục tiêu của đề tài: Khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau
6. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
Chương 2: Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp 220kV Cà Mau
Chương 3: Khảo sát sơ đồ nhất thứ
Chương 4: Khảo sát sơ đồ nhị thứ
7. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: Cán bộ hướng dẫn, tài liệu tham
khảo.
8. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500.000 (đồng).
SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Hữu Nguyên
Ý KIẾN CỦA NHDKH

Đào Minh Trung
Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN

Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV&TLTN


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
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌC KỲ II NĂM HỌC 2014 – 2015
1. Tên đề tài thực hiện: Khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau
2. Họ và tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Nguyên
3. Họ và tên người hướng dẫn khoa học: Đào Minh Trung
4. Đặt vấn đề:
Trong thời đại hiện nay, công nghiệp điện lực đóng một vai trò rất quan
trọng cho sự phát triển vững mạnh của một quốc gia.
Cuộc sống ngày càng phát triển thì yêu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, do
vây vấn đề truyền tải điện năng đến các khu vực tiêu thụ là vấn đề quan trọng và
luôn luôn được quan tâm đến. Trạm biến áp đóng một vai trò rất quan trọng trong
hệ thống cung cấp điện, nó có nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp này sang cấp
khác và là khâu trung gian để truyền tải điện.
Đề tài Khảo sát trạm biến áp giúp em bổ sung được nhiều kiến thức thực tế
và hiểu sâu về khả năng vận hành và bảo vệ trạm.
5. Mục đích, yêu cầu: Khảo sát trạm biến áp, hiểu rõ các phương pháp bảo vệ và
vận hành trạm biến áp.
6. Địa điểm, thời gian thực hiện: Bộ môn Kỹ thuật điện, khoa Công Nghệ, trường
Đại học Cần Thơ.
7. Giới thiệu về thực trạng có liên quan tới vấn đề trong đề tài: Cần nắm vững kiến
thức về phương pháp bảo vệ và vận hành trạm biến áp, khảo sát và thu thập số liệu
để hoàn thành mục tiêu của đề tài.

8. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
1. Giới thiệu về hệ thống điện
2. Trạm biến áp
3. Phụ tải điện
4. Máy biến áp
5. Các khí cụ điện cao áp
Chương 2: Giới thiệu tổng quan về trạm


1. Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp 220kV Cà Mau
2. Nguyên lý vận hành của trạm
3. Hệ thống tự dùng toàn trạm
Chương 3: Khảo sát sơ đồ nhất thứ
1. Khảo sát máy biến áp
2. Khảo sát các khí cụ điện, thiết bị và các phần dẫn điện
Chương 4: Khảo sát sơ đồ nhị thứ
1. Các giải pháp điều khiển và bảo vệ trạm
2. Bảo vệ thanh cái
3. Bảo vệ máy biến áp
4. Bảo vệ đường dây
5. Chống sét và nối đất của trạm
9. Phương pháp thực hiện đề tài:
Khảo sát thực tế tại trạm biến áp thu thập những số liệu cần thiết, xử lý số
liệu, kết hợp với những tài liệu liên quan để hoàn thành đề tài.
10. Kế hoạch thực hiện:

Stt

Nội dung công việc

1
2
3
4
5

Chuẩn bị đề cương
Chương 1
Chương 2
Chương 3
Chương 4
Chỉnh sửa và nộp
đồ luận văn

6

Tuần
3­4

SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Hữu Nguyên
DUYỆT CỦA BỘ MÔN

Tuần
5­6

Tuần

7­8

Tuần
9­10

Tuần
11­13

Tuần
14

X
X
X
X
X
X
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Đào Minh Trung
DUYỆT CỦA HĐ LV&TLTN


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

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hướng dẫn: Đào Minh Trung
2. Đề tài: Khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Nguyên
4. Lớp: Kỹ thuật điện – K37
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ....................................................
b. Nhận xét về các bản vẽ: .................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):
* Các nội dung và công việc đã đạt được: ..................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
* Những vấn đề còn hạn chế: .....................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
d. Nhận xét đối với từng thành viên tham gia thực hiện đề tài: ...........................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
e. Kết luận và đề nghị: .......................................................................................
..........................................................................................................................
6. Điểm đánh giá (Cho từng sinh viên): ........................................................................
.....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Đào Minh Trung

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
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 1
1. Cán bộ chấm phản biện:
2. Đề tài: Khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Nguyên
4. Lớp: Kỹ thuật điện – K37
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ....................................................
b. Nhận xét về các bản vẽ: .................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):
* Các nội dung và công việc đã đạt được: ..................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
* Những vấn đề còn hạn chế: .....................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
d. Nhận xét đối với từng thành viên tham gia thực hiện đề tài: ...........................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
e. Kết luận và đề nghị: .......................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

6. Điểm đánh giá (Cho từng sinh viên): ........................................................................
.....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015
CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1


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
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 2
1. Cán bộ chấm phản biện:
2. Đề tài: : Khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Nguyên
4. Lớp: Kỹ thuật điện – K37
5. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ....................................................
b. Nhận xét về các bản vẽ: .................................................................................
c. Nhận xét về nội dung của luận văn (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):
* Các nội dung và công việc đã đạt được: ..................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
* Những vấn đề còn hạn chế: .....................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................

d. Nhận xét đối với từng thành viên tham gia thực hiện đề tài: ...........................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
e. Kết luận và đề nghị: .......................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
6. Điểm đánh giá (Cho từng sinh viên): ........................................................................
.....................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2015
CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2


Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN
Em chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật điện, khoa Công
Nghệ, trường Đại học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm
em học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền
tảng cho quá trình nghiên cứu luận văn mà còn là hành trang quý báu để em bước
vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Đào Minh Trung, đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Em xin cảm ơn anh Nguyễn Việt Bắc (trưởng trạm Cà Mau) đã giúp đỡ và
tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn.
Cảm ơn tất cả gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên em trong suốt thời
gian học ở trường.
Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật điện, các
anh trong trạm biến áp Cà Mau luôn dồi dào sức khỏe, và thành công trong sự
nghiệp.

Cần thơ, ngày 08 tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Nguyên

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

i


Lời nói đầu

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Trạm biến áp đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng. Cùng
với sự phát triển của hệ thống năng lượng điện quốc gia, dẫn đến ngày càng xuất
hiện nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suất lớn. Việc giải quyết đúng đắn
các vấn đề kinh tế, kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành chúng sẽ mang lại
lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung và đối với ngành công
nghiệp điện nói riêng.
Để đảm bảo cho việc cung cấp điện được tốt đòi hỏi phải xây dựng được một
hệ thống gồm các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng hoạt động một
cách thống nhất với nhau. Trong đó, trạm biến áp là một mắt xích đóng vai trò rất
quan trọng trong hệ thống điện vì muốn truyền tải được điện năng đi xa hoặc giảm
điện áp xuống thấp cho phù hợp với nơi tiêu thụ ta dùng biến áp là kinh tế và thuận
tiện nhất.
Là một sinh viên năm cuối của trường, em đã được trang bị tương đối đầy đủ
kiến thức cơ bản. Tuy nhiên những kiến thức và kinh nghiệm thực tế đối với em còn
rất hạn chế. vì vậy đề tài khảo sát trạm biến áp 220kV Cà Mau này là điều kiện tốt
để cho em củng cố lại những kiến thức đã học vận dụng lý thuyết một cách cụ thể
vào thực tiến để rút ra những kinh nghiệm cho bản thân.

Nội dung luận văn gồm 4 chương:
­ Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
­ Chương 2 : Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp 220kV Cà Mau
­ Chương 3 : Khảo sát sơ đồ nhất thứ
­ Chương 4 : Khảo sát sơ đồ nhị thứ
Do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế nên trong luận văn không
tránh được những thiếu sót. Kính mong thầy hướng dẫn và các thầy cô trong bộ
môn Kỹ thuật điện góp ý xây dựng để luận văn hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn tới thầy hướng dẫn Đào Minh Trung đã tận tình
chỉ bảo, gợi ý giúp đỡ, tạo mọi điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành luận
văn này.
.

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

ii


Mục lục

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1. Giới thiệu về hệ thống điện............................................................................ 1
1.1.1. Nhà máy điện .......................................................................................... 1
1.1.2. Lưới điện ................................................................................................ 2
1.1.3. Trạm biến áp ........................................................................................... 2
1.1.4. Hộ tiêu thụ .............................................................................................. 3
1.2. Trạm biến áp ................................................................................................. 3
1.2.1. Cấp cao áp............................................................................................... 4

1.2.2. Cấp trung áp ............................................................................................ 4
1.2.3. Cấp hạ áp ................................................................................................ 4
1.2.4. Trạm biến áp ngoài trời ........................................................................... 4
1.2.5. Trạm biến áp trong nhà ........................................................................... 5
1.3. Phụ tải điện ................................................................................................... 6
1.3.1. Khái niệm chung ..................................................................................... 6
1.3.2. Đồ thị phụ tải .......................................................................................... 6
1.3.3. Định nghĩa .............................................................................................. 6
1.3.4. Công dụng ............................................................................................... 7
1.3.5. Phân loại ................................................................................................. 7
1.3.6. Biểu diễn đồ thị phụ tải ........................................................................... 7
1.3.7. Đồ thị phụ tải ngày .................................................................................. 7
1.3.8. Đồ thị phụ tải tháng ................................................................................. 9
1.3.9. Đồ thị phụ tải năm ................................................................................... 9
1.3.10. Công dụng ........................................................................................... 10
1.4. Máy biến áp................................................................................................. 11
1.4.1. Phân loại và tham số của máy biến áp ................................................... 11
1.4.2. Làm mát máy biến áp ............................................................................ 12
1.5. Các khí cụ điện cao áp ................................................................................. 15
1.5.1. Máy cắt điện cao áp............................................................................... 15
1.5.2. Dao cách ly ........................................................................................... 22
1.5.3. Dao ngắn mạch ..................................................................................... 24
SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

iii


Mục lục
1.5.4. Phần dẫn điện ........................................................................................ 27
1.6. Sứ cách điện ................................................................................................ 28

1.7. Máy biến dòng điện (TI) .............................................................................. 29
1.8. Máy biến điện áp (TU) ................................................................................ 30
1.9. Sơ đồ nối điện chính và tự dùng .................................................................. 31
1.9.1. Sơ đồ nối điện chính .............................................................................. 31
1.9.2. Sơ đồ tự dùng ........................................................................................ 41
1.10. Nối đất của trạm biến áp ............................................................................ 42
1.10.1. Khái niệm chung ................................................................................. 42
1.10.2. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp ................................ 43
1.11. Mạch thứ cấp trong trạm biến áp ............................................................... 44
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÀ MAU
2.1. Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp Cà Mau.............................................. 47
2.1.1. Giới thiệu công trình ............................................................................. 47
2.1.2. Trạm biến áp ......................................................................................... 48
2.1.3. Các đường dây nối vào trạm .................................................................. 49
2.1.4. Công suất trạm ...................................................................................... 50
2.1.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện chính ............................................................... 51
2.1.6. Mặt bằng bố chí thiết bị ......................................................................... 52
2.1.7. Giải pháp bù .......................................................................................... 52
2.2. Nguyên lý vận hành của trạm ...................................................................... 53
2.3. Hệ thống tự dùng toàn trạm ......................................................................... 54
2.3.1. Hệ thống điện xoay chiều 380/220V...................................................... 54
2.3.2. Hệ thống điện một chiều........................................................................ 55
2.3.3. Hệ thống điện xoay chiều 220VAC qua bộ inverter ............................... 55
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT SƠ ĐỒ NHẤT THỨ
3.1. Khảo sát máy biến áp .................................................................................. 59
3.1.1. Kí hiệu và chỉ danh ............................................................................... 59
3.1.2. Máy biến áp AT1 .................................................................................. 60

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

iv


Mục lục
3.1.3. Máy biến áp AT2 .................................................................................. 66
3.1.4. Máy biến áp tự dùng.............................................................................. 70
3.2. Thanh cái..................................................................................................... 71
3.2.1. Thanh cái 220 kV .................................................................................. 72
3.2.2. Thanh cái 110 kV .................................................................................. 72
3.3. Máy cắt điện ................................................................................................ 73
3.3.1. Thông số kỹ thuật .................................................................................. 75
3.3.2. Cấu tạo của máy cắt .............................................................................. 76
3.3.3. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 76
3.3.4. Tính chất hóa học của khí SF6 .............................................................. 77
3.4. Dao cách ly ................................................................................................. 77
3.4.1. Ký hiệu và chỉ danh............................................................................... 77
3.4.2. Cấu tạo của dao cách ly ......................................................................... 78
3.4.3. Tủ truyền động ...................................................................................... 79
3.4.4. Sơ đồ khối mạch đóng – mở DCL ......................................................... 80
3.4.5. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 80
3.4.6. Thông số kỹ thuật của dao cách ly ......................................................... 81
3.5. Dao nối đất .................................................................................................. 81
3.6. Máy biến điện áp ......................................................................................... 82
3.6.1. Mô tả và cấu tạo .................................................................................... 82
3.6.2. Nguyên lý và hoạt động của máy biến áp kiểu tụ ................................... 83
3.6.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản. ................................................................ 84
3.6.4. Điều kiện cho phép vận hành TU .......................................................... 85
3.7. Máy biến dòng điện (TI) .............................................................................. 85

3.7.1. Mô tả và cấu tạo .................................................................................... 86
3.7.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 86
3.7.3. Điều kiện cho phép vận hành TI ............................................................ 86
3.8. Chống sét .................................................................................................... 87
3.8.1. Cấu tạo của chống sét van ..................................................................... 88
3.8.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 89
3.8.3. Điều kiện cho phép vận hành CSV ........................................................ 89
3.8.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản ................................................................. 90

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

v


Mục lục
CHƯƠNG 4
KHẢO SÁT SƠ ĐỒ NHỊ THỨ
4.1. Các giải pháp điều khiển bảo vệ trạm .......................................................... 91
4.1.1. Hệ thống diều khiển .............................................................................. 91
4.1.2. Hệ thống đo lường................................................................................. 92
4.1.3. Hệ thống bảo vệ và tự động ................................................................... 93
4.1.4. Hệ thống điều khiển máy tính trung tâm ................................................ 95
4.2. Tổng quan về rơle........................................................................................ 98
4.2.1. Các ký hiệu về rơle................................................................................ 98
4.2.2. Tính năng cơ bản của các rơle ............................................................... 99
4.3. Bảo vệ thanh cái ........................................................................................ 100
4.3.1. Mô tả tổng quát về hệ thống rơle bảo vệ thanh cái ............................... 100
4.3.2. Nhiệm vụ của BU và CU ..................................................................... 100
4.3.3. Ưu điểm hệ thống bảo vệ thanh cái 87B (7SS522) tổng trở thấp.......... 101
4.3.4. Đặc điểm của chức năng bảo vệ so lệnh thanh cái Siemens7SS522 ..... 101

4.3.5. Đặc điểm của chức năng bảo vệ hư hỏng máy cắt 50BF trong rơle
Siemens 7SS522 ........................................................................................... 102
4.3.6. Nguyên lý làm việc của 50BF ............................................................. 103
4.4. Bảo vệ máy biến áp chính.......................................................................... 103
4.4.1. Rơle bảo vệ đi kèm máy biến áp .......................................................... 103
4.4.2. Các rơle bảo vệ khác ........................................................................... 109
4.4.3. Vận hành bất thường và xử lý các trở ngại thông thường ..................... 111
4.5. Bảo vệ đường dây...................................................................................... 114
4.5.1. Đặc điểm của rơle bảo vệ ngăn lộ 172 ................................................. 114
4.5.2. Các chức năng bảo vệ đang sử dụng ................................................... 116
4.5.3. Yêu cầu để đưa rơle vào vận hành ....................................................... 116
4.5.4. Yêu cầu phải tách rơle ra khỏi vận hành .............................................. 116
4.6. Chống sét và nối đất của trạm .................................................................... 117

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

vi


Phụ lục

PHỤ LỤC HÌNH
Hình 1: Sơ đồ hệ thống điện .................................................................................... 2
Hình 2: Trạm biến áp ngoài trời ............................................................................... 5
Hình 3: Máy biến áp trong nhà ................................................................................ 6
Hình 4: Cách biểu diễn đồ thị phụ tải....................................................................... 7
Hình 5: Đồ thị phụ tải hàng ngày dạng bậc thang..................................................... 8
Hình 6: Dạng bậc thang hóa đồ thị phụ tải ............................................................... 8
Hình 7: Đồ thị phụ tải hàng tháng ............................................................................ 9
Hình 8: Cách xây dựng đồ thị phụ tải năm ............................................................. 10

Hình 9: MBA làm mát bằng dầu tự nhiên .............................................................. 12
Hình 10: Hệ thống làm mát bằng dầu tuần hoàn tự nhiên có quạt gió..................... 13
Hình 11: Hệ thống làm mát bằng dầu và không khí tuần hoàn cưỡng bức .............. 13
Hình 12: Hệ thống làm bằng dầu tuần hoàn cưỡng bức và dầu lại được làm mát
bằng nước .............................................................................................................. 14
Hình 13: Máy cắt nhiều dầu ................................................................................... 16
Hình 14: Máy cắt ít dầu ......................................................................................... 17
Hình 15: Máy cắt không khí .................................................................................. 18
Hình 16: Nguyên lý cấu tạo máy cắt tự sinh khí..................................................... 20
Hình 17: Máy cắt buồng dập hồ quang kiểu khe .................................................... 21
Hình 18: Máy cắt điện chân không ........................................................................ 21
Hình 19: Cầu dao cách ly 3 pha ............................................................................. 22
Hình 20: Chống sét ống ......................................................................................... 25
Hình 21: Chống sét ống ......................................................................................... 25
Hình 22: Chống sét van ......................................................................................... 26
Hình 23: Chống sét van ......................................................................................... 27
Hình 24: Sứ cách điện ........................................................................................... 28
Hình 25: Máy biến dòng ........................................................................................ 29

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

vii


Phụ lục
Hình 26: Máy biến điện áp .................................................................................... 30
Hình 27: Sơ đồ một hệ thống thanh góp................................................................. 33
Hình 28: Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng ........................ 34
Hình 29: Sơ đồ hai hệ thống thanh góp .................................................................. 35
Hình 30: Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng ......................... 36

Hình 31: Sơ đồ hệ thống thanh góp có hai máy cắt trên một mạch ......................... 37
Hình 32: Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch...................... 38
Hình 33: Sơ đồ đa giác .......................................................................................... 38
Hình 34: Sơ đồ cầu có cầu nối phía đường dây ...................................................... 39
Hình 35: Sơ đồ cầu có máy cắt ở phía đường dây ................................................. 40
Hình 36: Sơ đồ cầu mở rộng .................................................................................. 41
Hình 37: Các loại nối đất ....................................................................................... 42
Hình 38: Trạm biến áp 220kV Cà Mau .................................................................. 48
Hình 39: Hệ thống khóa chéo interlock của hệ thống tự dùng AC .......................... 54
Hình 40: Sơ đồ nối điện của trạm biến áp Cà Mau ................................................. 56
Hình 41: Sơ đồ tự dung AC ................................................................................... 57
Hình 42: Sơ đồ tự dùng DC ................................................................................... 58
Hình 43: Máy biến áp từ ngẫu AT1 ....................................................................... 61
Hình 44: Tủ truyền động bộ đổi nấc ...................................................................... 63
Hình 45: Hệ thống lọc dầu bộ đổi nấc .................................................................... 64
Hình 46: Sơ đồ bố trí hệ thống làm mát MBA AT1 ............................................... 64
Hình 47: Tủ điều khiển hệ thống làm mát MBA .................................................... 65
Hình 48: Máy biến áp từ ngẫu AT2 ....................................................................... 67
Hình 49: Tủ truyền động bộ nấc ............................................................................ 69
Hình 50: Sơ đồ bố trí hệ thống làm mát ................................................................. 70
Hình 51: Máy biến áp tự dùng TD2 ....................................................................... 71
Hình 52: Thanh cái phía 110kV ............................................................................. 73
Hình 53: Máy cắt Siemens kiểu 3AP1FG 123kV ................................................... 74

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

viii


Phụ lục

Hình 54: Bộ truyền động lò xo MC Siemens kiểu 3AP1FG 123kV........................ 76
Hình 55: DCL 110kV 03 pha truyền động chung kiểu SDCT Siemens .................. 79
Hình 56: Tủ truyền động........................................................................................ 79
Hình 57: Sơ đồ khối khối mạch đóng mở dao cách ly ............................................ 80
Hình 58: Máy biến điện áp .................................................................................... 83
Hình 59: Máy biến dòng điện kiểu CA .................................................................. 86
Hình 60: Chống sét van ......................................................................................... 88
Hình 61: Mặt cắt ngang của CSV kiểu 3E P4 ........................................................ 89
Hình 62: Hệ thống điều khiển máy tính trung tâm của trạm ................................... 96
Hình 63: Rơle thân máy biến áp .......................................................................... 104
Hình 64: Rơle dòng dầu bộ đổi nấc...................................................................... 104
Hình 65: Rơ le áp suất thân máy .......................................................................... 105
Hình 66: Rơle áp suất bộ biến đổi ........................................................................ 106
Hình 67: Rơle áp suất tăng nhanh ........................................................................ 106
Hình 68: Rơle nhiệt độ dầu .................................................................................. 107
Hình 69: Rơ le nhiệt độ cuộn dây ........................................................................ 108
Hình 70: Đồng hồ chỉ mức dầu ............................................................................ 108
Hình 71: Hộp lấy mẫu khí ................................................................................... 112
Hình 72: Bên trong hộp lấy mẫu khí .................................................................... 113

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

ix


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1. Giới thiệu về hệ thống điện
Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các lĩnh vực
hoạt động kinh tế, xã hội, đời sống,... của con người.
Hệ thống điện là một hệ thống năng lượng bao gồm các nhà máy điện, các
lưới điện (truyền tải ­ phân phối ­ cung cấp) và các hộ tiêu thụ, làm nhiệm vụ: sản
xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
1.1.1. Nhà máy điện
Có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than đá, dầu hỏa,
thủy năng, nguyên tử năng,... thành điện năng. Các nhà máy điện liên kết với nhau
thành hệ thống chung để hỗ trợ lẫn nhau trong việc sản xuất và cung cấp điện năng.
Có nhiều dạng nhà máy điện khác nhau: nhà máy nhiệt điện, nhà máy thuỷ điện,
nhà máy điện nguyên tử, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời, nhà máy địa nhiệt
điện,...
­ Nhà máy nhiệt điện biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như: than đá, dầu
hỏa,... thành điện năng.
­ Nhà máy thuỷ điện biến đổi năng lượng các dòng nước thành điện năng.
­ Nhà máy điện nguyên tử biến đổi năng lượng từ phản ứng phân hạch của
các hạt nhân nguyên tử nặng thành điện năng.
­ Nhà máy địa nhiệt điện biến đổi nhiệt năng trong lòng đất thành điện năng.
­ Nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời tập trung năng lượng mặt trời biến
đổi chúng thành điện năng.
­ Nhà máy phong điện biến đổi năng lượng của các luồng gió thành điện
năng.
­ Hiện nay các nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nguyên tử chiếm tỷ trọng
khá cao trong khâu sản xuất điện năng trên thế giới.

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

1

Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp

Hình 1: Sơ đồ hệ thống điện
1.1.2. Lưới điện
Lưới điện bao gồm các trạm biến áp và các đường dây tải điện. Tuỳ theo
nhiệm vụ của lưới điện, người ta có thể phân ra thành: lưới điện truyền tải, lưới
điện phân phối, lưới điện cung cấp.
­ Lưới điện truyền tải có điện áp từ 110kV trở lên, làm nhiệm vụ chuyên tải
điện năng từ nhà máy điện đến các trạm biến áp giảm áp.
­ Lưới điện phân phối thuộc phạm vi quản lý của các Điện lực, có nhiệm vụ
phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ với các cấp điện áp: 110kV, 35kV, 22kV,
15kV, 10kV, 380V ­ 220V(0,4 kV). Trong đó cấp điện áp 380V ­ 220V là cấp điện
áp chính để cung cấp điện năng cho các thiết bị dùng điện.
­ Lưới điện cung cấp thuộc phạm vi quản lý của các hộ tiêu thụ, có thể hiểu
là lưới điện phía sau công tơ tổng hay sau công tơ của từng hộ tiêu thụ, làm nhiệm
vụ cung cấp điện năng cho các phụ tải điện, thiết bị tiêu thụ điện năng.
1.1.3. Trạm biến áp
Trạm biến áp là một công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp
khác, đây là một khâu quan trọng trong việc liên kết các lưới điện. Phía cao và hạ
áp của trạm biến áp có các thiết bị phân phối tương ứng, có nhiệm vụ nhận điện
năng từ một số nguồn cung cấp và phân phối điện năng đi nơi khác qua các đường

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

2


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp

dây điện.
Trạm biến áp tăng áp làm nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên
điện áp cao hơn để tải điện năng đi xa. Trạm biến áp phân phối làm nhiệm vụ giảm
điện áp cao xuống, điện áp thấp hơn thích hợp cho hộ tiêu thụ. Trạm biến áp giảm
áp và trung gian làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lưới điện có cấp điện áp khác nhau.
Ngoài ra trong hệ thống điện có một số trạm làm việc theo chức năng quy
định như: trạm nối (làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai hệ thống có tần số khác nhau);
trạm đóng cắt điện (trạm không có máy biến áp); trạm chỉnh lưu (biến dòng điện
xoay chiều thành một chiều); trạm nghịch lưu (biến dòng điện một chiều thành xoay
chiều); trạm bù.
1.1.4. Hộ tiêu thụ
Hộ tiêu thụ là nơi tiêu thụ điện năng, tùy theo tầm quan trọng trong nền kinh
tế và xã hội mà hộ tiêu thụ được cung cấp điện vơi mức độ tin cậy khác nhau:
Hộ loại 1: là những hộ khi bị ngưng cung cấp điện sẽ gây thiệt hại lớn về
kinh tế, đe dọa tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng lớn về chính trị. Vì vậy hộ
loại 1 phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao như dùng: hai nguồn, đường dây
hai lộ, có nguồn dự phòng.
Hộ loại 2: là những hộ khi bị ngưng cung cấp điện dẫn đến những thiệt hại
về kinh tế do ngưng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động. Phương án
cung cấp điện cho loại hộ này sẽ dựa trên kết qủa so sánh giữa vốn đầu tư xây dựng
thêm và giá trị thiệt hại kinh tế do ngưng cung cấp điện.
Hộ loại 3: là những hộ cho phép ngưng cung cấp điện trong thời gian sửa
chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không qúa một ngày đêm. Phương án
cung cấp điện cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn, đường dây một lộ.
Khái niệm về phân loại hộ tiêu thụ chỉ đúng với nền sản xuất nhỏ. Khái niệm
đó cần phải biến mất khi công nghiệp hóa ­ hiện đại hóa đất nước, nghĩa là cần phải
đầu tư rất nhiều vào hệ thống điện để bảo đảm cung cấp điện cho tất cả các hộ tiêu
thụ điện.
Trong quá trình phân phối và kinh doanh điện năng, cần phải tôn trọng các
đặc điểm tiêu dùng điện năng và các yêu cầu về tiêu thụ hàng hoá điện năng của hộ

tiêu thụ.
1.2. Trạm biến áp
Trạm biến áp là một phần tử quan trọng trong hệ thống điện, dung lượng các

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

3


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
trạm biến áp trong toàn hệ thống điện lớn hơn gấp nhiều lần dung lượng các nhà
máy điện.
Các chỉ tiêu về kinh tế ­ kỹ thuật của hệ thống điện phụ thuộc nhiều vào:
dung lượng, vị trí, số lượng, phương thức vận hành, của các trạm biến áp.
1.2.1. Cấp cao áp
­ 500 kV: dùng cho hệ thống điện quốc gia, nối liền ba miền.
­ 220kV: dùng cho lưới điện truyền tải, lưới điện khu vực.
­ 110 kV: dùng cho lưới điện phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn.
Các lưới điện này đều là lưới điện ba pha trung điểm nối đất trực tiếp.
1.2.2. Cấp trung áp
­ 22 kV: lưới điện ba pha, trung điểm nối đất trực tiếp.
­ 35 kV: lưới điện ba pha, trung điểm cách đất.
Dùng cho lưới điện địa phương, cung cấp điện cho các phụ tải vừa và nhỏ
hoặc các khu dân cư; dùng làm lưới điện phân phối trong các khu công nghiệp. Do
lịch sử để lại, hiện nay nước ta (tại một số địa phương) cấp trung áp còn: 66kV,
35kV, 15kV, 10kV, 6kV. Nhưng trong tương lai các cấp điện áp nêu trên sẽ được
cải tạo, để dùng thống nhất một cấp: 22kV hoặc 35kV.
1.2.3. Cấp hạ áp
­ 380/220V: Lưới điện ba pha, trung tính nối đất trực tiếp.
­ 220/110V: Lưới điện một pha hai dây và một pha ba dây.

Có thể phân chia trạm biến áp theo hình thức và cấu trúc của trạm biến áp.
1.2.4. Trạm biến áp ngoài trời
Ở loại trạm biến áp này, các thiết bị điện phân phối phía cao áp như máy cắt,
dao cách ly, máy biến áp, thanh góp đều đặt ngoài trời. Phần phân phối phía trung
áp cũng đặt ngoài trời, phần phân phối hạ áp thường đặt trong nhà hoặc đặt trong
các tủ chuyên dùng chế tạo sẵn.
Trạm biến áp ngoài trời thích hợp cho các trạm biến áp tăng, giảm áp và các
trạm biến áp trung gian có công suất lớn, có đủ điều kiện về đất đai để đặt các trang
thiết bị. Các trạm biến áp ngoài trời tiết kiệm được rất nhiều về kinh phí xây dựng,

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

4


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
chi phí cho điện tự dùng, nên được khuyến khích dùng nếu có điều kiện. Trạm biến
áp ngoài trời lai: các thiết bị điện phân phối phía cao áp đặt ngoài trời; các thiết bị
điện phân phối phía trung áp và hạ áp được đặt trong nhà hoặc trong các tủ chuyên
dùng chế tạo sẵn.
Do điều kiện kinh tế hiện nay ở nước ta có một số trạm biến áp trung gian
được thiết kế lai: phần 110kV và máy biến áp được thiết kế ngoài trời, phần 22kV
được thiết kế dùng các tủ hợp bộ, nằm trong nhà, các tuyến dây đến và đi từ tủ hợp
bộ đều dùng cáp ngầm.

Hình 2: Trạm biến áp ngoài trời
1.2.5. Trạm biến áp trong nhà
Ở loại trạm biến áp này, các thiết bị điện như máy cắt, dao cách ly, thanh
góp, máy biến điện áp, máy biến dòng, đầu nối, đều nằm trong vỏ kín, nối đất và
chứa đầy khí SF6. Khí SF6 (sulfur hexafluoride ­ elegas) được sử dụng vừa làm môi

trường cách điện vừa làm môi trường dập hồ quang. Ưu điểm của loại trạm biến áp
này là: chắc chắn, trọng lượng thấp, diện tích nhỏ, độ tin cậy cao, an toàn, bảo
dưỡng dễ dàng, tuổi thọ cao. Thiết bị GIS thường có cấu trúc mô­đun, lắp đặt tại
chỗ, thời gian lắp đặt ngắn vì sử dụng cấu kiện lắp sẵn đã được thử nghiệm hoàn
chỉnh. Các trạm biến áp cách điện bằng khí SF6 có thể lắp đặt: ngoài trời, trong nhà,
ngầm, di động.

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

5


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp

Hình 3: Máy biến áp trong nhà
1.3. Phụ tải điện
1.3.1. Khái niệm chung
Phụ tải điện được xác định tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số
lượng máy, chế độ vận hành, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ quản lý ­ vận
hành.
Xác định nhu cầu sử dụng điện là giải quyết bài toán dự báo phụ tải ngắn
hạn, trung hạn, dài hạn. Đây là một bài toán khó, trong chương này trình bày một số
kiến thức dùng để xác định phụ tải điện.
1.3.2. Đồ thị phụ tải
1.3.3. Định nghĩa
­ Đồ thị phụ tải là một đường cong biểu diễn phụ tải điện theo thời gian.
­ Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đặc điểm của quá trình công ­
nghệ, chế độ vận hành.
­ Mỗi loại hộ tiêu thụ đều có thể đưa ra một dạng đồ thị phụ tải điển hình.

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

6


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
1.3.4. Công dụng
Lúc vận hành nếu biết đồ thị phụ tải thì có thể định các phương thức vận
hành các thiết bị điện sao cho kinh tế, hợp lý nhất.
Các trạm biến áp cần nắm được đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ để định phương
thức vận hành của các trạm biến áp cho phù hợp với yêu cầu phụ tải.
1.3.5. Phân loại
­ Phân theo đại lượng điện: P(t), Q(t), U(t), I(t).
­ Phân theo thời gian: ca, ngày, tháng, năm.
­ Phân theo vị trí: của hệ thống, của trạm biến áp.
1.3.6. Biểu diễn đồ thị phụ tải

Dạng gấp khúc do vận
hành viên xác định

Dạng tự ghi do
máy đo tự động vẽ

Dạng bậc thang do kỹ
thuật viên vẽ

Hình 4: Cách biểu diễn đồ thị phụ tải
1.3.7. Đồ thị phụ tải ngày
1.3.7.1. Định nghĩa
Là đồ thị phụ tải trong một ngày đêm (24 giờ).

1.3.7.2. Công dụng
Nghiên cứu đồ thị phụ tải hàng ngày ta có thể:
­ Biết được tình trạng của các thiết bị

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

7


Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
­ Có thể định ra quá trình vận hành hợp lý nhằm đạt đồ thị phụ tải tương đối
bằng phẳng, giảm được tổn thất trong mạng điện.
­ Đồ thị phụ tải hàng ngày cũng là tài liệu làm căn cứ để chọn thiết bị điện,
tính điện năng tiêu thụ.

Hình 5: Đồ thị phụ tải hàng ngày dạng bậc thang
1.3.7.3. Biểu diễn đồ thị phụ tải
Trong thực tế vận hành có thể dùng dụng cụ đo điện tự ghi để vẽ đồ thị phụ
tải. Do nhân viên vận hành ghi lại giá trị của phụ tải sau từng khoảng thời gian nhất
định. Sau đó xác định từng điểm trên đồ thị phụ tải và nối các điểm với nhau.
Thông thường để thuận tiện cho việc tính toán, đồ thị phụ tải được nhân viên
thuộc phòng kỹ thuật bậc thang hóa đồ thị phụ tải lại theo hình bậc thang.
Bậc thang hóa đồ thị phụ tải theo nguyên tắc: Giữ nguyên các giá trị đỉnh +
các phần diện tích thừa và thiếu phải bù đủ lẫn nhau.

Hình 6: Dạng bậc thang hóa đồ thị phụ tải

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

8

Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
1.3.8. Đồ thị phụ tải tháng
1.3.8.1. Định nghĩa
Đồ thị phụ tải tháng được xây dựng theo phụ tải trung bình hàng tháng
A
P =
tb t

Trong đó:
A: điện năng sử dụng trong một tháng
t: số giờ trong vòng một tháng ( 720 giờ)
1.3.8.2. Công dụng

Hình 7: Đồ thị phụ tải hàng tháng
Nghiên cứu đồ thị phụ tải tháng ta có thể biết được nhịp độ làm việc của hộ
tiêu thụ, từ đó định ra lịch vận hành, sửa chữa thiết bị điện một cách hợp lý đáp ứng
yêu cầu sản xuất.
1.3.9. Đồ thị phụ tải năm
1.3.9.1. Định nghĩa
Là đồ thị phụ tải trong một năm (tương đương 8760h) và được vẽ theo đồ thị

SVTH: Nguyễn Hữu Nguyên

9