THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22011022 KV
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.05 MB, 105 trang )
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
220/110/22 KV
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1.
Nội dung
Cùng với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, điện năng ngày càng
được sử dụng rộng rãi với tốc độ tăng trưởng trung bình hằng năm khoảng 12%. Để đáp
ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải, hệ thống điện nước ta luôn đòi hỏi sự đầu tư lớn. Do
đó việc tìm hiểu nghiên cứu, tính toán thiết kế trạm biến áp và bảo vệ chống sét cho trạm
là việc làm cần thiết.
Luận văn “Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV” trình bày đường lối tổng quát
cho việc tính toán thiết kế cho trạm.
Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV gồm 10 chương, trình bày đường lối thiết kế
phần điện cho trạm biến áp: từ yêu cầu phụ tải ở các cấp điện áp, trình bày các phương án
thiết kế trạm, tính tổn thất điện năng, chọn lựa các khí cụ điện, tính chống sét đánh trực
tiếp và nối đất bảo vệ trạm.
2.
Kết quả
Luận văn “Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV” tính toán được cân bằng phụ
tải, đưa ra các dạng sơ đồ cấu trúc rồi chọn một phương án khả thi thực hiện tính toán và
sơ đồ nối điện( sơ đồ nối điện chi tiết), lựa chọn hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến
áp tự dùng cho trạm, tính toán ngắn mạch để từ đó lựa chọn các khí cụ điện, thanh cái,
đường dây, thiết kế tự dùng cho trạm. Đồng thời tính toán được hệ thống chống sét đánh
trực tiếp và nối đất bảo vệ trạm.
Giảng viên hướng dẫn
Tp. HCM, ngày
tháng năm 2016
Sinh viên
2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
3
MỤC LỤC
4
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
5
DANH SÁCH CÁC BẢNG
6
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp.
1.1.1 Khái niệm.
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất trong hệ thống điện. Nó
có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cấp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền
tải và cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ. Trạm biến áp tăng áp nâng điện áp lên cao để
truyền tải đi xa. Ngược lại, trạm biến áp hạ áp giảm điện áp xuống thấp thích hợp để cấp
cho các phụ tải tiêu thụ.
1.1.2 Phân loại.
Trạm biến áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng của trạm:
a. Theo điện áp có hai loại:
- Trạm biến áp tăng áp: thường đặt ở nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu
cực máy phát lên cao để phát về hệ thống điện và phụ tải ở xa.
- Trạm biến áp giảm áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ
thống truyền tải rồi giảm điện áp xuống thấp thích hợp để cung cấp điện cho các phụ tải
tiêu thụ.
b. Theo quy mô trạm có hai loại:
- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi trạm biến áp khu vực: thường có điện áp sơ
cấp lớn, cung cấp điện cho một khu vực phụ tải lớn ở các vùng miền, tỉnh thành, khu công
nghiệp lớn,… Điện áp ở phía sơ cấp thường là 500, 220, 110 kV, điện áp phía thứ cấp
thường là 110, 66, 35, 22, 15 kV.
- Trạm biến áp phân phối hay còn gọi trạm biến áp địa phương: nhận điện từ các
trạm biến áp trung gian để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư,
… qua các đường dây phân phối.
c. Theo cấu trúc xây dựng thì có hai loại:
- Trạm biến áp ngoài trời: phù hợp với các trạm khu vực và trạm địa phương có
công suất lớn.
7
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
- Trạm biến áp trong nhà: phù hợp với các trạm địa phương và các nhà máy có
công suất nhỏ.
1.1.3 Các thành phần chính của trạm biến áp.
- Máy biến áp trung tâm.
- Hệ thống thanh cái, máy cắt, dao cách ly.
- Hệ thống relay bảo vệ.
- Hệ thống nối đất, hệ thống chống sét.
- Hệ thống điện tự dùng.
- Khu vực phòng điều hành.
- Khu vực phòng phân phối.
1.2 Những vấn đề chính khi thiết kế trạm biến áp
1.2.1 Những vấn đề cần lưu ý
- Trạm biến áp nên đặt gần các phụ tải.
- Thuận tiện giao thông để dễ chuyên chở các thiết bị xây dựng trạm.
- Không nên đặt ở các trung tâm thành phố vì sẽ làm tăng chi phí đầu tư cũng như
làm mất mỹ quan đô thị.
- Nên đặt trạm ở những nơi khô ráo, tránh những khu vực ẩm ướt hoặc mực nước
ngầm cao hơn đáy móng.
- Tránh đặt trạm ở các vùng đất dễ sạt lỡ.
- Tránh xa các khu vực dễ cháy nổ.
Tóm lại: Việc chọn vị trí cố định đặt trạm biến áp là khá quan trọng vì nó sẽ quyết
định về chi phí, tính an toàn và thuận tiện khi vận hành.
1.2.2 Yêu cầu khi thiết kế trạm biến áp
Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ là phải đảm bảo đủ điện năng với chất
lượng nằm trong phạm vi cho phép. Ngoài ra phải đảm bảo về mặt kinh tế, an toàn,…
Một phương án được xem là hợp lý khi thỏa mãn các yêu cầu sau:
-
Đảm bảo chất lượng điện năng.
Đảm bảo độ tin cậy.
Vốn đầu tư thấp.
An toàn cho người và thiết bị.
8
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
- Thuận tiện sửa chữa, vận hành.
- Có tính khả thi.
Tuy nhiên những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau do đó khi thiết kế cần
kết hợp hài hòa từng yêu cầu để tạo ra phương án tối ưa.
1.3 Giới thiệu chung về trạm biến áp sẽ thiết kế
Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV có các thông số như sau:
a. Hệ thống:
Trạm biến áp được nối với hệ thống có các thông số như sau:
- Công suất hệ thống: SHT = 1000 MVA.
- Điện kháng hệ thống: xHT = 0,3
- Cung cấp điện cho trạm bằng hai đường dây dài = 100 km
b. Phụ tải cấp điện áp 110 kV:
Phụ tải khu nhà máy 110 kV có các thông số như sau:
- Công suất:
Smax = 100 MVA
- Hệ số công suất: cosφ = 0,88
- Số đường dây: 1 kép, 3 đơn.
- Đồ thị phụ tải ở cấp 110 kV như sau:
c. Phụ tải khu nông nghiệp 22 kV:
Phụ tải khu nông nghiệp 22 kV có các thông số như sau:
- Công suất:
Smax = 70 MVA
- Hệ số công suất: cosφ = 0,85
9
Khóa luận tốt nghiệp
-
SV: Phạm Bá Ngoan
Số đường dây: 2 kép, 6 đơn.
Đồ thị phụ tải ở cấp 22 kV như sau:
d. Tự dùng của trạm biến áp:
Tự dùng của trạm có các thông số như sau:
- Công suất:
Smax = 0,8 MVA
- Hệ số công suất: cosφ = 0,80
10
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
CHƯƠNG 2 TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
Tổng hợp đồ thị phụ tải là cộng hai hay nhiều đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp do
trạm biến áp cung cấp điện. Phụ tải này bao gồm cả phần tổn hao trong tuyền tải (qua
máy biến áp) và phần tự dùng phục vụ cho việc sản xuất và truyền điện năng.
2.1 Hệ thống
Trạm biến áp được nối với hệ thống có các thông số như sau:
- Công suất hệ thống: SHT = 1000 MVA.
- Điện kháng hệ thống: xHT = 0,3
- Cung cấp điện cho trạm bằng hai đường dây dài = 100 km
2.2 Đồ thị phụ tải cấp 110 kV
Phụ tải khu nhà máy 110 kV có các thông số như sau:
- Công suất:
Smax = 100 MVA
- Hệ số công suất: cosφ = 0,88
- Số đường dây: 1 kép, 3 đơn.
- Đồ thị phụ tải ở cấp 110 kV như sau:
Hình 2.1 Sơ đồ phụ tải cấp 110 kV
P = S.cosφ = 100.0,88 = 88 MW
11
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
Q = S.sinφ = 100.0,475 = 47,5 MVar
Từ thông số của cấp 110 kV ta tính được các giá trị sau:
STT
1
2
3
4
5
6
Thời gian(h)
0-4
4–8
8 - 12
12 - 16
16 - 20
20 - 24
S%
60
80
100
80
100
80
S (MVA)
60
80
100
80
100
80
2.3 Đồ thị phụ tải cấp 22 kV
Phụ tải khu nông nghiệp 22 kV có các thông số như sau:
-
Công suất:
Smax = 70 MVA
-
Hệ số công suất:
-
Số đường dây:
-
Đồ thị phụ tải ở cấp 22 kV như sau:
cosφ = 0,85
2 kép, 5 đơn.
Hình 2.2 Sơ đồ phụ tải cấp 22 kV
12
P (MW)
52,8
70,4
88
70,4
88
70,4
Q (Mvar)
28.5
38
47,5
38
47,5
38
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
P = S.cosφ = 70.0,85 = 59,5 MW
Q = S.sinφ = 70.0,527 = 36,87 MVar
Từ thông số của cấp 22 kV ta tính được các giá trị sau:
STT
1
2
3
4
5
6
Thời gian(h)
0-4
4–8
8 - 12
12 - 16
16 - 20
20 - 24
S%
60
80
100
100
100
80
S (MVA)
42
56
70
70
70
56
P (MW)
37,5
47,6
59,5
59,5
59,5
47,6
Q (Mvar)
22,12
29,5
36,87
36,87
36,87
29,5
2.4 Đồ thị phụ tải toàn trạm
Bảng 2.1 Tổng hợp phụ tải toàn trạm
STT
Thời
gian(h)
1
2
3
4
5
6
0-4
4–8
8 - 12
12 - 16
16 - 20
20 - 24
S% =
110 kV
(MVA)
60
80
100
80
100
80
Phụ tải ở các cấp điện áp
22 kV
Tự dùng
(MVA)
(MVA)
42
0,8
56
0,8
70
0,8
70
0,8
70
0,8
56
0,8
Si
.100%
Si
Smax
Tổng
S%
102,8
136,8
170,8
150,8
170,8
136,8
60,2
80,1
100
88,3
100
80,1
Với:
,
là công suất biểu kiến thứ i
Từ bảng thông số trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải của trạm như sau:
13
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
Hình 2.2 Sơ đồ phụ tải toàn trạm biến áp
Hệ số công suất trung bình toàn trạm là:
S .cos ϕ1 + S2max .cos ϕ2 100.0,88 + 70.0,85
cos ϕtb = 1max
=
= 0.868
S1max + S2max
100 + 70
Công suất tác dụng toàn trạm là:
Ptram = Stram .cos ϕtb = 170,8.0,868 = 148,3MW
2.5 Nhận xét
Trên đồ thị phụ tải của trạm ta thấy phụ tải tiêu thụ không đều, thời gian phụ tải
tiêu thụ điện năng nhiều nhất vào lúc từ 8h đến 12h và từ 16h đến 20h. Công suất tiêu thụ
cực đại là 170,8 MVA và cực tiểu là 102,8 MVA. Khi lựa chọn máy biến áp cần chú ý
đến khả năng quá tải và tuổi thọ của máy biến áp.
14
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
15
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
TRẠM BIẾN ÁP
3.1 Sơ đồ cấu trúc
3.1.1 khái niện
Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ liên lạc giữa các phần tử có cấp điện áp khác nhau, diễn tả
mối liên hệ giữa nguồn và tải. Nguồn là phần tử sơ cấp được nối với hệ thống và tải là
phần thứ cấp có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải và trạm biến áp đó đảm nhận. Dó đó,
hệ thống được xem là phần quan trọng và cấu trúc của trạm biến áp phải luôn được giữ
liên lạc chặt chẽ.
Chọn sơ đồ cấu trúc là một vấn đề quan trọng vì nó ảnh hưởng đến việc cung cấp
điện an toàn và liên tục cho phụ tải. Tùy theo tính chất quan trọng của trạm biến áp mà sơ
đồ cấu trúc được chọn đơn giản hay phức tạp.
Sơ đồ cấu trúc của trạm phải thỏa mãn những yêu cầu sau:
- Có tính khả thi nghĩa là có thể chọn được các thiết bị chính như máy biến áp,
-
máy cắt cũng như trong thi công lắp đặt.
Làm việc đảm bảo độ tin cậy và khả năng an toàn.
Tính linh hoạt và vận hành an toàn
Tính kinh tế
Tính phát triển và hiện đại
3.1.2 Chọn số lượng máy biến áp
Chọn số lượng máy biến áp cho từng cấp điện áp của trạm phải căn cứ vào những
điều kiện: độ tin cậy cung cấp điện, công suất của phụ tải cung cấp và tính kinh tế.
Do đó, ta có các phương án chọn lựa số lượng máy biến áp như sau:
a. Một máy biến áp
Được dùng trong trường hợp phụ tải không quan trọng, trạm được cung cấp bằng
một đường dây từ hệ thống.
Trạm biến áp khi xây dựng thường chia làm hai giai đoạn, giai đoạn đầu đặt một
máy, sau này khi phụ tải phát triển thì ta lắp đặt thêm máy thứ hai.
Thiết kế như vậy vốn đầu tư ban đầu nhỏ, tận dụng được vốn đầu tư ban đầu tốt
hơn. Tuy nhiên, tính liên tục cung cấp điện trong trường hợp này không cao.
b. Hai máy biến áp
16
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
Là phương án được sử dụng nhiều nhất vì tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cao.
Phương án này được thiết kế khi:
- Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống.
- Khi không có máy biến áp lớn phù hợp với phụ tải.
- Không có khả năng chuyên chở và xây lắp một máy biến áp lớn.
c. Ba máy biến áp
Ba máy biến áp chỉ sử dụng trong trường hợp đặc biệt:
- Khi không có hai máy biến áp phù hợp.
- Trạm biến áp đã xây dựng, khi phát triển phụ tải không có khả năng thay hai máy
mới phải đặt thêm máy thứ ba.
Đặt ba máy biến áp thường đưa tới tăng vốn đầu tư, tăng diện tích xây dựng, phức
tạp lắp đặt.
3.1.3 Phương án lựa chọn
a. Nhận định chung
Trạm biến áp sẽ thiết kế gồm cấp điện áp 220 kV (cấp hệ thống), 110 kV và 22 kV
(cấp phụ tải). Trong đó cấp 110 kV là phụ tải loại 1 và 22 kV là phụ tải loại 2 nên không
thể dùng một máy biến áp làm máy biến áp chính vì khi sự cố sẽ mất điện hoàn toàn.
Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống.
Các cấp điện áp cao và trung đều có trung tính nối đất.
b. Xét một số phương án
Phương án 1: Dùng hai máy biến áp tự ngẫu 220/110/22 kV
Phụ tải cấp 110 kV và 22 kV được lấy từ cuộn trung và cuộn hạ máy biến áp.
Ưu điểm:
•
•
•
•
•
Độ tin cậy cao.
Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Sơ đồ cấu trúc rõ ràng.
Tổn thất điện năng bé.
Vốn đầu tư thấp.
Khuyết điểm:
• Khó chọn máy biến áp có công suất phù hợp.
17
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
• Khó khăn khi vận chuyển máy biến áp.
Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc phương án 1
Phương án 2: dùng 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kV và 2 máy biến áp hai cuộn
dây 110/22 kV
Ưu điểm:
•
•
•
•
Độ tin cậy cao.
Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Cấu trúc rõ ràng.
Phù hợp với những nơi vận chuyển khó khăn.
Khuyết điểm:
• Số lượng máy biến áp nhiều.
• Giá thành cao.
• Tổn thất điện năng lớn vì cấp 22 kV phải qua hai lần biến áp.
18
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc phương án 2
Phương án 3: dùng 2 máy biến áp hai cuộn dây 220/110 kV và 2 máy biến áp hai cuộn
dây 220/22 kV
Ưu điểm:
• Độ tin cậy cao.
• Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
19
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
• Cấu trúc rõ ràng.
• Phụ tải mỗi cấp chỉ qua một lần biến áp.
Khuyết điểm:
• Số lượng máy biến áp nhiều.
• Vốn đầu tư lớn.
• Khó chọn máy biến áp 220/22 kV.
Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc phương án 3
Phương án 4: dùng 2 máy biến áp ba cuộn dây 220/110/22 kV.
Ưu điểm:
•
•
•
•
•
•
Độ tin cậy cao.
Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Cấu trúc rõ ràng.
Tổn thất điện năng bé.
Số lượng máy biến áp ít.
Vốn đầu tư thấp.
20
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
Khuyết điểm:
• Khó chọn máy biến áp có công suất phù hợp.
• Công suất lớn kéo theo kích thước và trọng lương máy biến áp lớn có thể khó
khăn khi vận chuyển.
Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc phương án 4
3.1.4 Nhận xét
Phương án 1 và 4 đơn giản vì chỉ sử dụng hai máy biến áp nên nhìn sơ bộ sẽ tổn
hao điện năng nhỏ hơn 2 phương án còn lại, hơn nữa khi sử dụng ít máy biến áp thì số
lượng máy cắt sẽ ít đi và diện tích trạm sẽ nhỏ.
Phương án 2 sử dụng bốn máy biến áp sẽ tốn nhiều diện tích trạm, chi phí cao. Mặt
khác, phụ tải 22 kV phải chịu tổn thất qua hai lần máy biến áp nên hiệu suất truyền tải
giảm, chi phí tăng.
Phương án 3 ngoài việc sử dụng bốn máy biến áp nó còn có nhược điểm lớn nhất
là độ chênh lệch điện áp giữa sơ cấp và thứ cấp lớn ( 220/22 kV) làm tính khả thi của
21
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
phương án giảm vì hầu như không chọn được máy biến áp thích hợp. Nếu đặt hàng thì sẽ
làm tăng chi phí và khó thay thế về sau này.
Kết luận: Trong bốn phương án trên ta chọn phương án 1 vì có nhiều ưu điểm và
phù hợp với yêu cầu thiết kế trạm biến áp, đáp ứng thực tế của ngành điện nước ta về
phương diện kỹ thuật cũng như các yêu cầu kinh tế.
3.2 Sơ đồ nối điện
3.2.1 Khái niệm
Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị điện, khí cụ điện
có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải cùng một cấp
điện áp.
Nguồn điện có thể là máy biến áp, máy phát điện, đường dây cung cấp.
Phụ tải có thể là máy biến áp, đường dây.
Mỗi nguồn hay tải gọi là một phần tử của sơ đồ nối điện.
Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải.
Sơ đồ nối điện có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử
nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của phụ tải,… Sơ đồ nối điện cần thỏa
mãn các yêu cầu sau:
- Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà mức
độ đảm bảo cần đáp ứng. Tính đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ tin cậy
cung cấp điện, thời gian ngừng cấp điện, điện năng không cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ
hay là sự thiệt hại của phụ tải do không đảm bảo cung cấp điện.
- Tính linh hoạt là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau.
- Tính phát triển: sơ đồ nối điện cần thỏa mãn không những ở hiện tại mà cả trong
tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải. Khi phát triển không bị khó khăn hay phá bỏ
thay đổi cấu trúc sơ đồ.
- Tính kinh tế: thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và các chi phí hằng năm.
Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản:
+ Sơ đồ hệ thống một thanh góp.
+ Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn.
+ Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng.
22
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
+ Sơ đồ hệ thống hai thanh góp.
+ Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có phân đoạn.
+ Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng.
+ Sơ đồ đa giác.
3.2.2 Lựa chọn sơ đồ nối điện
Dựa vào nội dung thiết kế và các yêu cầu trên ta có sơ đồ nối điện như sau:
Hình 3.5 Sơ đồ nối điện trạm biến áp
23
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN
THẤT TRONG MÁY BIẾN ÁP
4.1 Khái niệm
Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện áp khác. Điện
năng được sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua
đường dây cao thế 110, 220, 500 kV,… thường qua máy biến áp tăng điện áp từ máy phát
lên điện áp tương ứng.
Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với mạng
phân phối, ví dụ 22; 15; 0,4 kV…
Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng từ các
máy phát điện đến hộ tiêu thụ. Vì vậy, tổng công suất máy biến áp trong hệ thống điện có
thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát điện.
Mặc dù hiệu suất của các máy biến áp tương đối cao, tổn thất qua máy biến áp
hằng năm vẫn rất lớn.
4.1.1 Các đặc điểm cần lưu ý khi sử dụng máy biến áp
Máy biến áp là thiết bị 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 tháo rời ra
trong khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 10%), cho nên trọng lượng, kích thước
chuyên chở rất lớn. Vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến phương tiện và khả năng chuyên
chở khi xây lắp.
Tiến bộ khoa học về chế tạo (chủ yếu về vật liệu cách điện, thép từ) tiến bộ rất
nhanh, cho nên các máy biến áp chế tạo càng về sau kích thước, trọng lương, tổn hao và
cả giá thành đều bé hơn. Do đó, khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khả năng tận
dụng tối đa tránh sự vận hành non tải máy biến áp đưa đến tổn hao không tải lớn, kéo dài
thời gian sử dụng không cần thiết.
24
Khóa luận tốt nghiệp
SV: Phạm Bá Ngoan
Tuổi thọ và khả năng tải của máy biến áp chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi vận
hành. Nhiệt độ các phần của máy biến áp không chỉ phụ thuộc vào công suất qua máy
biến áp mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm mát.
Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn của mỗi
nước, thường cách nhau lớn, nhất là khi công suất càng lớn. Điều này đưa đến nếu tính
toán không chính xác có thể phải chọn máy biến áp lớn không cần thiết.
Khi chọn công suất của máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển phụ tải,
tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy biến
áp vì phụ tải tăng. Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế mới có thể chọn công
suất tối ưu thỏa mãn tất cả các điều kiện đã nêu trên.
Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:
- Máy biến áp một pha, ba pha.
- Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây.
- Máy biến áp có cuộn dây phân chia.
- Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha.
- Máy biến áp tăng áp, hạ áp.
- Máy biến áp có và không có điều chỉnh dưới tải.
Máy biến áp lại do nhiều nước chế tạo theo tiêu chuẩn khác nhau, điều kiện làm
việc cũng có thể khác nhau khi thiết kế cũng cần chú ý khía cạnh này.
4.1.2 Hệ thống làm mát máy biến áp
Có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp làm mát yêu cầu điều kiện bận hành nhất
định, khi không thực hiện đúng qui định có thể làm tăng nhiệt độ máy biến áp đưa đến
giảm tuổi thọ, thậm chí đưa đến cháy máy biến áp. Làm mát máy biến áp có các phương
pháp sau:
- Làm mát máy biến áp theo quy luật tư nhiên.
- Làm mát máy biến áp bằng dầu có thêm quạt để tăng cường khả năng trao đổi
nhiệt và tản nhiệt.
- Làm mát bằng phương pháp tuần hoàn cưỡng bức dầu và có tăng thêm quạt.
- Làm mát dầu bằng nước.
- Làm lạnh kiểu khô.
25
