Thiết kế trạm biến áp trung gian 22011022 kV

1. Đề tài : Thiết kế trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống qua đường dây trên

không lộ kép 220 kV, cung cấp điện cho các phụ tải 110 kV và 22 kV.
Số liệu cơ bản :
Phụ tải 22 kV : Gồm 6 hộ tiêu thụ được cung cấp bằng các đường cáp có công suất ghi
trong bảng (1).
Phụ tải 110 kV : Gồm 4 hộ tiêu thụ được cung cấp bằng các đường dây trên không lộ
kép, có công suất và khoảng cách tới trạm ghi trong bảng :
Bảng 1
Phụ tải 22 kV
Công suất,
MW/cosφ
Phụ tải 110 kV
Công suất,
MW/cosφ
Khoảng cách,km

1
3,5/0,82

2
2,5/0,87

3
5,5/0,85

4
7,5/0,9

5
4,5/0,8

6
2,2/0,8

20/0,9

35/0,85

25/0,9

30/0,92

X

X

40

25

35

30

Biến thiên phụ tải ngày cho trong bảng (2)
Thời gian
Hệ thống
220 kV
Phụ tải 22
kV

Phụ tải 110
kV

Bảng 2

t(h)
PH %

0-8
80

8-12
100

12-16
90

16-24
80

P22 %

70

100

90

70

P110 %

70

100

90

70

Trạm xây dựng trên khu đất ruộng đồng bằng có điện trở suất của đất là : � = 0,4.104
�cm
2.
-

Nội dung thực hiện :
Tổng quan tình hình sử dụng điện năng và yêu cầu phát triển hệ thống điện.
Cơ sở lý thuyết của đề tài.
Thiết kế kỹ thuật của đề tài :
+ Tính toán phụ tải và lựa chọn máy biến áp;
+ Lựa chọn phương án tối ưu sơ đồ nối dây của trạm;
+ Chọn dây dẫn và các thiết bị điện cho các tuyến vào – ra của trạm;


-

+ Chọn sơ đồ và thiết bị bảo vệ máy biến áp;
+ Xác định quy mô ( diện tích, không gian chiếm chỗ ) của trạm, tính nối đất
Cho trạm đảm bảo Rđ ≤ 0,4 � ( không có nối đất nhân tạo trước đó).
+ Khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài

Bản vẽ:
Sơ đồ phương án thiết kế trạm biến áp;
Vẽ sơ đồ nối dây chính của trạm biến áp được chọn;
Vẽ sơ đồ mặt cắt và mặt bằng trạm biến áp.
LỜI CẢM ƠN
Em chân thành cảm ơn Thầy đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu và tạo mọi
điều kiện để em hoàn thành đồ án môn học này.
Trong quá trình làm đồ án môn học, do thời gian hạn chế nên đề tài em hoàn thành
sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong các Thầy-Cô thông cảm bỏ qua và
chỉ dẫn thêm cho em. Em xin lắng nghe và tiếp thu những ý kiến đóng góp từ
Thầy- Cô.
LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trong quá trình
sản xuất. Sự phát triển kinh tế – xã hội đi đôi với việc phát triển mạng lưới điện. Trong
quá trình xây dựng, phát triển và hòan thiện hệ thống điện chiếm một vị trí quan trọng
trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Thiết kế trạm biến áp là yếu
tố rất quan trọng trong hệ thống điện,đòi hỏi người thiết kế không những nắm vững các
kiến thức cơ bản về điện đã học mà còn phải nổ lực nghiên cứu các vấn đề có liên quan
như: phát triển kinh tế, phát triển dân cư, vị trí địa lí, đặc điểm xã hội, và cách vận hành
trạm biến áp sao cho hiệu quả nhất…v…v… Nhận thấy tầm quan trọng của việc thiết kế
trạm biến áp, em đã chọn đề tài này.
Nội dung thiết kế gồm hai phần:
-

Phần 1: Thiết kế phần điện trạm biến áp.
Phần 2: Xác định quy mô và tính toán nối đất cho trạm.
Tổng số trang :

Mặc dù em rất cố gắng trong việc thực hiện luận văn, nhưng do thời gian

hạn chế và ít kinh nghiệm nên chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, mong
các thầy tận tâm chỉ bảo thêm, giúp em rút ra kinh nghiệm bổ ích trong việc thiết
kế sau này.


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

I. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP:
Sự phát triển của một đất nước,trước tiên phải công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất
nước và xã hội phát triển văn minh thì vấn đề năng lương điện phải đi trước một bước.Nói
đến năng lượng điện chính là nói đến ngành điện lực,điện lực giữ một vai trò rất quan
trọng,nó ảnh hưởng trực tiếp đến các ngành khác như :công nghiệp,nông nghiệp,dịch
vụ….và kể cả nhu cầu sinh hoạt của con người cũng cần có điện.Để xây dựng một nhà
máy, một khu công nghiệp hay một đô thị mới …Thì giải quyết một hệ thống cung cấp
điện với chất lượng và độ tin cậy cao,đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng điện là một vấn đề hết
sức quan trọng và phức tạp.
Một hệ thống điện hoàn chỉnh gồm nhà máy điện,trạm biến áp,đường dây tải
điện,mạng phân phối và các hộ tiêu dùng.Trong đó trạm biến áp giữ vai trò trung gian
giữa nguồn và tải, giữa đầu vào và ra, biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác, cho nên
nó là một khâu quan trọng không thể thiếu trong hệ thống điện.Ngày nay,với kỹ thuật hiện
đại, ngày càng có nhiều trạm biến áp với công suất lớn.Việc giải quyết đúng đắn về kinh
tế kỹ thuật trong thiết kế và vận hành phải mang lợi ích cho nền kinh tế quốc dân.

II. PHÂN LOẠI:
1.Theo điện áp:
Trạm biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp
khác, nó có thể là trạm tăng áp cũng có thể là trạm hạ áp hay trạm trung gian theo nhiệm
vụ có thể phân thành hai loại trạm biến áp.
a) Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính:là trạm nhận điện trực tiếp từ

hệ thống có điện áp cao từ 220-110KV biến đổi thành điện áp 22-15KV.
b) Trạm biến áp địa phương hay còn gọi là trạm biến áp phân phối:là trạm nhận điện trực
tiếp tứ trạm trung gian biến đổi thành điện áp thích hợp phân phối đến các phụ tải tương
ứng.
2.Theo địa dư:
Trạm biến áp được phân loại thành TBA khu vực và TBA địa phương:
-Trạm biến áp khu vực được cấp điện từ mạng điện khu vực ( mạng điện chính ) của hệ
thống điện để cung cấp điện cho một khu vực lớn bao gồm:Các thành phố,các khu công
nghiệp…… Điện áp phía sơ cấp là 220KV,110KV, phía thứ cấp là 35KV, 22KV hoặc
15KV…
-Trạm biến áp địa phương là những trạm biến áp được cung cấp điện từ mạng phân phối,
mạng điện phương của hệ thống điện cấp cho từng xí nghiệp hay trực tiếp cấp cho các hộ
tiêu thụ với điện áp thứ cấp thấp hơn.


III. KẾT CẤU LẮP ĐẶT TRẠM:
a) Trạm biến áp ngoài trời:là trạm mà các thiết bị đều được đặt ngoài trời, đối với trạm
loại này đòi hỏi diện tích đủ lớn để đặt các thiết bị và phải đặt nơi ít bụi.
b) Trạm biến áp trong nhà:tất cả các thiết bị đều đặt trong nhà, đối với trạm loại này
không cần diện tích lớn vì các thiết bị tương đối nhỏ nhưng thay vào đóchi phí về vốn đầu
tư cao.
c) Kết cấu của trạm biến áp:
Tất cả các trạm biến áp nhìn chung thì chúng có những thành phần giống nhau:
♦ Thiết bị phân phối sơ cấp
♦ Máy biến áp điện lực
♦ Thiết bị phân phối thứ cấp
♦ Hệ thống bảo vệ relay, đồng hồ đo cho trạm và đường dây
♦ Hệ thống điện tự dùng
♦ Phòng điều khiển các thiết bị phụ trợ như khí cụ điện, dao cách ly, máy cắt thanh
góp…

IV. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:
Để đạt được hiệu quả tối ưu từ việc vận hành, bảo trì thiết bị và người sử dụng. Trong
tập luận văn tốt nghiệp lần này phải làm hai nhiệm vụ:
♣ Thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV.
♣ Thiết kế chống sét và nối đất toàn trạm.
CHƯƠNG 2
NỘI DUNG THIẾT KẾ TRẠM – CÂN BẰNG CƠNG SUẤT

I. NỘI DUNG:
Thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV nối với hệ thống. Thiết kế chống sét và nối đất cho
toàn trạm với các số liệu sau:
• Phụ tải ở 110KV: Gồm 4 đường dây: P1 = 20 MW, cosϕ1 = 0,9 với khoảng cách
40km; P2 = 35 MW, cosϕ2 = 0,85 với khoảng cách 25km; P3 = 25 MW, cosϕ3 = 0,9 với
khoảng cách 35km; P4 = 30 MW, cosϕ4 = 0,92 với khoảng cách 30km.
• Phụ tải ở 22KV: Gồm 6 đường dây: P1 = 3,5 MW, cosϕ1 = 0,82; P2 = 2,5 MW, cosϕ2
= 0,87; P3 = 5,5 MW, cosϕ3 = 0,85; P4 = 7,5 MW, cosϕ4 = 0,9; P5 = 4,5 MW, cosϕ5 =
0,8; P6 = 2,2 MW, cosϕ6 = 0,8;


HT

Trạm biến áp
1. Phụ tải 22KV:
Pmax22 =Pmax1 + Pmax2 + Pmax3 + Pmax4 + Pmax5 + Pmax6 = 3,5 + 2,5 + 5,5 + 7,5 + 4,5 + 2,2 =
25,7 MW
Qmax22 = Qmax1 + Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 + Qmax5 + Qmax5 = 2,44 + 1,42 + 3,41 + 3,63 +
3,38 + 1,65 = 15,93 MVAr
2
2
Pmax22

+ Qmax22
= 25, 7 2 + 15,932 = 30, 23

Smax22 =
Số đường dây :6
Đồ thị phụ tải :được cho trên ( hình 2.1)
Thời gian
t(h)
Phụ tải 22kV P22%

0-8
70

8-12
100

MVA

12-16
90

16-24
70


2. Phụ tải 110KV:
Pmax110 =Pmax1 + Pmax2 + Pmax3 + Pmax4 = 20 + 35 + 25 + 30 = 110 MW
Qmax110 = Qmax1 + Qmax2 + Qmax3 + Qmax4 = 9,67 + 21,69 + 12,1 + 12,78 = 56,27 MVAr
2
2

Pmax110
+ Qmax110
= 1102 + 56, 27 2 = 123,55

Smax110 =
MVA
Số đường dây :4
Đồ thị phụ tải :được cho trên ( hình 2.1)
Thời gian
t(h)
Phụ tải 22kV P22%

0-8
70

8-12
100

II. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ :
+
+
+
+
+
+
+
+
+

Tổng quan trạm biến áp

Nội dung thiết kế trạm –Cân bằng công suất
Chọn sơ đồ cấu trúc
Chọn máy biến áp –Tính tổn thất điện năng
Tính ngắn mạch – Chọn máy cắt
Chọn sơ đồ nối điện ở các cấp điện áp
Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Tự dùng
Bản vẽ.

12-16
90

16-24
70


III. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:
Để có số liệu thiết kế cho phần sau, trước hết ta cân bằng đồ thị phụ tải
+ Gọi:
S110 (MVA) : Phụ tải cấp 110KV
S22 (MVA) : Phụ tải cấp 22KV
S∑ (MVA) : Phụ tải cấp 22KV và 110KV
SHT (MVA) : Phụ tải nhận từ hệ thống
Std (MVA) : Tự dùng
Phương trình cân bằng công suất:
S∑ = S22 +S110 +Std
SHT = S∑

Bảng 2.1:Tổng hợp các đồ thị phụ tải của
Phụ tải ở các cấp điên áp (MVA)

TT
t(h)
110kv 22kv Tự dùng S∑
%
1
86,49 39,39
0→8
2
8 → 12 123,55 56,27
3
12 → 16 111,2 50,64
4
16 → 24 86,49 39,39
S∑max= 179,82 MVA ;SHT=179,82MVA
Đồ thị phụ tải tổng hằng ngày của TBA:

0,5
0,5
0,5
0,5

125,87
179,82
161,84
125,87

69,99
100
90
69,99

Hình 2.
CHƯƠNG 3
CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC

I. CÁC YÊU CẦU LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC:
Sơ đồ cấu trúc của nhà máy điện và trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa
nguồn, phụ tải của hệ thống điện. Đối với trạm biến áp nguồn thường là các đường dây
cung cấp hệ thống đến trạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà
trạm đảm nhận. Với các trạm biến áp tiêu thụ cũng có thể có máy phát dự phòng để cung
điện khi có sự cố trong hệ thống, trong trường hợp này các máy phát dự phòng được xem
là nguồn điện. Do đó, hệ thống luôn được xem là thành phần quan trọng và cấu trúc trạm
biến áp phải luôn luôn được liên lạc chặt chẽ.
Khi thiết kế trạm chọn sơ đồ cấu trúc là thành phần quan trọng có ảnh hưởng quyết
định toàn bộ thiết kế. Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:
− Tính đảm bảo: làm việc có độ tin cậy cao, đảm bảo chất lượng điện và cung cấp
điện liên tục cho phụ tải. An toàn cho người vận hành.
− Tính linh hoạt: phải thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác nhau.
− Tính phát triển: đảm bảo vận hành hiện tại và có thể phát triển trong tương lai
phụ thuộc vào dự báo kế hoạch.
− Tính kinh tế: có giá thành thấp nhất, đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật.


− Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính như: máy biến áp, máy
cắt điện…, cũng như khả năng thi công, xây lắp và vận hành.
− Tổn hao qua 2 máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua 2 lần
máy biến áp là không cần thiết.

II. NHẬN XÉT CHUNG:

Do MBA được chọn làm việc với các cấp điện áp 220kV và 110kV có trung tính trực
tiếp nối đất nên ta sẽ sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc các cấp điện áp này.
Ở các cấp điện áp 110kV và 22kV đều có phụ tải loại 1 nên khi chọn số lượng MBA
hết sức chú ý đến việc cấp điện cho chúng. Khi có một máy bị sự cố thì máy còn lại phải
đảm bảo cho phụ tải làm việc bình thường.
Vì vậy, ta phải chọn 2 MBA trở lên vận hành song song. Trường hợp này chọn 2
MBA tự ngẫu vận hành song song là tối ưu nhất về phương diện kinh tế và kỹ thuật vì :
+ Nếu chọn nhiều MBA sẽ tăng vốn đầu tư và chi phí vận hành. Tốn nhiều mặt
bằng và sơ đồ trở nên phức tạp.
+ Chọn 2 MBA có xét đến quá tải sự cố cho một máy sẽ giải quyết được vấn đề
kỹ thuật trong việc liên tục cấp điện.

III. CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:
1. Phương án 1:
Phụ tải cấp 22kV sẽ được lấy từ cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu.

− Sơ đồ:

− Ưu điểm:

Hình 3.2


+ Sơ đồ đơn giản.
+ Ít MBA, gía thành thấp.
+ Chiếm ít diện tích xây lắp.
− Khuyết điểm:
+ Không phải trường hợp nào cũng có MBA thích hợp.
2. Phương án 2:
Phụ tải cấp 22kV sẽ được lấy từ thanh góp 110kV qua 2 MBA 2 cuộn dây vận hành

song song.
− Ưu điểm:
+ Sơ đồ tương đối đơn giản.
+ MBA – TN tương đối nhỏ, giá thành thấp.
+ Không cần MBA tạo trung tính giả.
− Khuyết điểm:
+ Tốn nhiều MBA.
+ MBA – TN bao gồm cả phụ tải của các cấp tiếp theo, dẫn đến tổn hao qua
nhiều lần MBA.
+ Tăng diện tích xây lắp.

−Sơ đồ:


3 .Phương án 3:
Phụ tải cấp 22kV sẽ được lấy từ thanh góp 220kV qua 2 MBA 2 cuộn dây.
− Sơ đồ:

− Ưu điểm:
+ Sơ đồ rõ ràng.
+ Tổn hao qua MBA sẽ nhỏ hơn phương án 2.
− Khuyết điểm:


+ Sử dụng nhiều MBA sẽ dẫn đến giá thành cao.
+ MBA hai cuộn dây của phương án 3 sẽ đắt tiền hơn MBA hai cuộn dây của
phương án 2.

4.Phương án 4:
Phụ tải cấp 22kV sẽ được lấy từ máy biến áp 3 cuộn dây

− Sơ đồ:

− Ưu điểm:
+ Sơ đồ đơn giản.
+ Ít MBA, gía thành thấp.
+ Chiếm ít diện tích xây lăp.
− Khuyết điểm:
+ Sử dụng MBA 3 cuộn dây có thể tổn hao lớn hơn.
+ Giá thành cao hơn MBA tự ngẫu.
5. Phương án 5:
Phụ tải cấp 22 kV sẽ được lấy từ 2 nguồn máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp 3 cuộn dây.
- Sơ đồ:


− Ưu điểm:
+ Tổn hao qua MBA 2 cuộn dây sẽ nhỏ
+ Chất lượng mạng 22 kV được đảm bảo
− Khuyết điểm:
+ Sử dụng MBA 3 cuộn dây có thể tổn hao lớn hơn.
+ Nhiều MBA giá thành cao.
+ Tổng tổn hao qua các MBA sẽ lớn.
+ Chiếm nhiều diện tích xây lắp

♣

Qua phân tích từng phương án, ta thấy phương án nào cũng có ưu
khuyết điểm của nó. So sánh các ưu khuyết điểm của các phương án trên về
mặt kinh tế cũng như kỹ thuật sẽ cho ra sơ đồ cấu trúc tối ưu của trạm. Xong
do tính đơn giản dễ vận hành nhưng quan trọng hơn là tính kinh tế nên chỉ có
phương án 1,4 và 5 là khả thi.Nên ta chọn 3 phương án trên trong phần thiết

kế.Để dễ tính toán về sau , ta đặt PHƯƠNG

ÁN 1 là PHƯƠNG ÁN A,
còn PHƯƠNG ÁN 4 là PHƯƠNG ÁN B, PHƯƠNG ÁN 5 là C.
CHƯƠNG 4
CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

I. CHỌN CÔNG SUẤT MBA :
1. Giới thiệu:


MBA là thiết bị rất quan trọng có vai trò truyền tải điện năng từ điện áp này đến
điện áp khác. Trong hệ thống điện tổng công suất các MBA là rất lớn và bằng khoảng 4
đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện .Vì vậy , vốn đầu tư cho MBA sẽ rất nhiều. Do
đó, ta cần chọn số lượng MBA ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện
cho các phụ tải.
Khi chọn công suất MBA, cần xét đến chế độ quá tải, nhưng do ở các cấp điện áp
đều có phụ tải loại 1 nên ta chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố.

2. Các đặc điểm cần chú ý khi chọn máy biến áp:
Khi chọn công suất MBA phải đảm bảo chế độ làm việc hợp lý về kinh tế, đảm
bảo dự trữ rõ rệt thích hợp để cung cấp cho hộ tiêu dùng khi cắt một máy biến áp. Thêm
vào đó phụ tải của MBA trong điều kiện làm việc bình thường ( theo điều kiện phát nóng )
không được làm giảm tuổi thọ của máy.
Công suất của MBA phải được đảm bảo công suất yêu cầu trong chế độ làm việc
sau khi cắt MBA hư hỏng, tùy thuộc vào yêu cầu của các hộ tiêu thụ.
Độ tin cậy cung cấp điện đạt được nhờ trạm có 2 MBA . Khi bị sự cố một máy ,
máy còn lại phải đảm bảo toàn bộ công suất yêu cầu . Việc đảm bảo công suất yêu cầu
thực hiện không chỉ do sử dụng công suất định mức của MBA mà kể đến cả khả năng quá
tải của nó ( với mục đích giảm công suất của MBA ).

Chọn công suất MBA có tính đến khả năng quá tải của nó . Nếu không xét đến khả
năng quá tải của MBA thì có thể làm tăng công suất của chúng một cách vô ích. Khả năng
quá tải xác định tùy thuộc vào đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ nhận từ MBA .
Khi chọn công suất MBA chú ý đến khả năng phát triển phụ tải tránh trường hợp
vừa xây xong phải thay đổi hay đặt thêm máy khi phụ tải tăng.

3. Chọn công suất MBA:
1. Công suất từng cuộn dây:
a. Công suất cuộn hạ:
1
2

1
2

1
2

1
2

SBTN-Hmax = S22max = x30,23 =15,12 MVA
b. Công suất cuộn trung:
SBTN-Tmax = S110max = x123,55 =61,76 MVA
c. Công suất cuộn cao:
SBTN-Cmax = SBTN-Hmax + SBTN-Tmax = 15,12 + 61,76 =76,9 MVA

2. Chọn máy biến áp :
a) Phương án A:
Ta có công thức xác định công suất của MBA tự ngẫu như sau:

Kqtsc . SBTNđm  S∑ max
(với : Kqtsc = 1,4 )


S ∑ max
1,4

125,87
1,4

SBTN đm 
=
= 89,91 MVA
Chọn máy biến áp 2 cuộn dây hiệu do Liên Xô (cũ) chế tạo kiểu ATДTH với các thông
số sau:


Sđm
(MVA)

∆UN (%)

Uđm (KV)
C
220

180

T
121

H
38,5

C-T
11

C-H
36

∆PN (KW)
T-H
22

C-T
650

C-H
-

∆P0
(kW)
T-H
-

250

AT ΠT Γ

+ MBA

có công suất lớn hơn nhiều công suất cần tính, nhưng do không có máy
có công suất nhỏ hơn.
b) Phương án B:
Ta có công thức xác định công suất của MBA như sau:
Kqtsc . SBđm  S∑ max
(với : Kqtsc = 1,4 )
S ∑ max
1,4

179,82
1,4

SB đm 
=
= 128,44 MVA
Chọn máy biến áp hiệu do Liên Xô (cũ) chế tạo kiểu TДTГvới các thông số sau:


Sđm
(MVA)
180

∆UN (%)

Uđm (KV)
C
220

T
121

H
38,5

AT ΠT Γ

C-T
12,5

C-H
24

∆PN (KW)
T-H
10,5

C-T
-

C-H
640

∆P0
(kW)
T-H
-

450

+ MBA

có công suất lớn hơn nhiều công suất cần tính, nhưng do
không có máy có công suất nhỏ hơn.
c) Phương án C:
Hệ thống gồm cả MBA 2 cuộn dây và MBA 3 cuộn dây:
Ta có Stt1100 = 123,56 MVA
Stt22 = 30,23 MVA
Chọn máy biến áp cho đường dây tải 110 kV hiệu Liên Xô (cũ) chế tạo kiểu TДTГ với
các thông số sau:
Sđm
Uđm (KV)
∆UN (%)
∆PN (KW)
∆P0
(MVA)
(kW)
C
T
H
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
180
220 121
38,5
12,5
24
10,5

640
450


AT ΠT Γ

+ MBA
có công suất lớn hơn nhiều công suất cần tính, nhưng do
không có máy có công suất nhỏ hơn.
Chọn máy biến áp cho đường dây tải 22 kV hiệu Liên Xô (cũ) chế tạo kiểu TДГ31500/220 với các thông số sau:
Sđm
Uđm (KV)
∆UN (%)
∆PN (KW)
∆P0
(MVA)
(kW)
C
T
H
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
31,5
220 11
14
220

115

Dòng không tải : Io% = 4,2 %
II. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG:
1. Tìm hiểu về tổn thất điện năng :
Bất kì một thiết bị nào cũng tổn hao công suất , tổ hao công suất trong MBA
thường cũng như tổn hao trong MBA tự ngẫu gồm hai thầnh phần:
+ Thành phần không đổi : là thành phần không phụ thuộc vào phụ tải của MBA
và bằng tổn thất công suất lúc không tải . Đó là tổn thất trong lõi thép.
+ Thành phần thay đổi : là thành phần không phụ thuộc phụ tải MBA, đó là tổn
thất trong cuộn dây của MBA. Khi phụ tải bằng công suất định mức của MBA thì tổn thất
này bằng công suất ngắn mạch.
a) Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu:
Khi đồ thị phụ tải có dạng bậc thang thì tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu 3 pha
trong 1 năm được tính theo công thức sau :
∆

∆

1
n ∆

365
2
i .C

∆

2
i .T

A = n. P0.8760 + [ PNC ∑S .ti + PNT ∑ S .ti +
Trong đó:
n- là số MBA làm việc song song.
Sđm :công suất định mức của một MBA.
∆

∆

∆

PNH ∑ S

2
i .H

.ti ] x

P0 :tổn hao công suất tác dụng không tải của MBA.

PN: tổn hao công suất tác dụng ngắn mạch của MBA.
Si :phụ tải qua n MBA làm việc song song trong thời gian ti .
∆PNC − H
∆PNT − H
1
2
2 ∆
α
α2
∆

PNC = [ PNC-T +
]
∆PNC − H
∆PNT − H
1
2
2 ∆
α
α2
∆
PNT = [ PNC-T +
]

2
S BTN
ñm


∆

PNC =

1
2

∆

[ - PNC-T +

∆PNC − H

α2

+

∆PNT − H
α2

UC −UT
UC

α

]

=
= 0,5
b) Tổn thất điện năng của MBA 3 pha 3 cuộn dây:
Khi đồ thị phụ tải có dạng bậc thang thì tổn thất điện năng của MBA 3 pha 3 cuộn
dây trong 1 năm được tính theo công thức sau :
∆

1
n ∆

∆

2
i .C

∆

2
i .T

A = n. P0.8760 + [ PNC ∑S .ti + PNT ∑ S .ti +
Trong đó:
∆

∆

∆

∆

PNH ∑ S

2
i .H

.ti ] x

∆

365
S B2ñm

PNC = PNT = PNH = 0,5 PNC-H
MBA 3 cuộn dây tổn hao C-T;T-H không cho có thể xem tổn thất ngắn mạch của các cuộn
dây bằng nhau và bằng ½ tổn thất ngắn mạch cuộn cao với cuộn hạ .
2. Phần tính toán cụ thể cho các phương án:

a) Phương án A:
∆

Tổn thất điện năng qua 2 MBA tự ngẫu ( A):
Ta có:
2
∑

∑S .ti =∑S
∆

PN-C =

1
2

2
220

.ti = 125,872.16 + 161,842.4 + 179,822.4 = 487601,78 MVA

650 = 325 KW
1
2

∆

365
180 2

⇒ A = 2.250.8760 + [ 487601,78.325 ]
= 5,28.106 KWh
b) Phương án B:
Tổn thất điện năng của MBA 3 pha 3 cuộn dây
Ta có:
2
∑

∑S .ti =∑S
∆

∆

PN-C =

1
2

2
220

.ti = 125,872.16 + 161,842.4 + 179,822.4 = 487601,78 MVA

640 = 320 KW

⇒ A = 2.450.8760 +

1
2

[ 487601,78.320 ]

365
180 2

=8,76.106 KWh


c) Phương án C:
Tổn thất điện năng của MBA 3 pha 3 cuộn dây
Ta có:
2
∑

∑S .ti =∑S
∆

PN-C =

1
2

2
220

.ti = 125,872.16 + 161,842.4 + 179,822.4 = 487601,78 MVA

640 = 320 KW
365
180 2

∆

⇒ A1 = 450.8760 + 487601,78.320.
=5,699.106 KWh
Tổn thất điện năng của MBA 3 pha 2 cuộn dây
Ta có :
∆

⇒ A2 = 2.115.8760 +
∆

∆

∆

1
2

365
31,5 2

220

=2,02.106 KWh

⇒ A = A1 + A2 = 5,699 + 2,02 = 7,72. 106 KWh
Bảng tóm tắt kết quả tính tổn thất điện năng của 2 phương án:
Phương án
A

B
C

Tổn thất điện năng (kWh)
5,28.106
8,76.106
7,72.106

Nhận xét:
Tổn thất điện năng trong phương án A nhỏ nhất, sau đó là phương án C,phương án
B có tổn thất lớn nhất . Nhưng để so sánh chính xác thì cần các yếu tố khác.
CHƯƠNG 5
TÍNH NGẮN MẠCH
CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY

I. TÍNH NGẮN MẠCH:
1. Giới thiệu chung máy cắt và dao cách ly :
1.1. Máy cắt (MC):
Máy cắt là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện khi có phụ tải cũng như
khi có ngắn mạch. Yêu cầu đối với máy cắt là phải cắt nhanh , khi đóng cắt không gây
cháy nổ hoặc cháy , kích thướt gọn nhẹ và giá thành hạ.
Đối với các cấp điện áp cao như 220 kV ; 110 kV…thì máy cắt SF6 thường
được sử dụng , còn đối với cấp điện áp phân phối thì máy cắt hộp bộ được sử dụng.


Máy cắt SF6 có những ưu điểm sau: có khả năng cắt được dòng điện lớn và
cũng có khả năng cắt được dòng ngắn mạch , có khả năng cắt điện và dập tắt hồ quang ở
áp suất thấp , kích thướt gọn nhẹ .
• Điều kiện chọn máy cắt:
+Loại máy cắt.

+ Chọn cấp điện áp : UđmMC ≥ UHT
+Chọn dòng điện : IđmMC ≥ Ilvcb
+ Chọn dòng điện cắt : ICđm ≥ IN
+Kiểm tra ổn định lực điện động : Ilđđ ≥ Ixk
+ Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh. tnh ≥ BN.
Với BN là xung nhiệt được tính theo biểu thức sau : BN = I2N .tNM với tNM = 0,12 s
⇒

Đối với máy cắt có dòng định mức lớn hơn 1000 A thì không cần kiểm tra ổ định

nhiệt.

1.2. Dao cách ly (DCL):
Dao cách ly là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp chủ yếu là
không có dòng . Dao cách ly còn dùng để cách ly phần khí cụ được sửa chữa với phần còn
lại của lưới điện.
• Điều kiện chọn dao cách ly:
+ Loại dao cách ly.
+ Chọn cấp điện áp : UđmDCL ≥ UHT
+ Chọn dòng điện : IđmDCL ≥ Ilvcb
+ Kiểm tra ổn định lực điện động : Ilđđ ≥ Ixk
+ Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh. tnh ≥ BN.
Với BN là xung nhiệt được tính theo biểu thức sau : BN = I2N .tNM với tNM = 0,12 s
⇒

Đối với dao cách ly có dòng định mức lớn hơn 1000 A thì không cần kiểm tra ổ
định nhiệt.
2. Giới thiệu chung về ngắn mạch :
Ngắn mạch là hiện tượng làm mất đi một phần hay toàn bộ tổng trở cuả phụ tải, cuả
đường dây v..v.. cuả một pha, hai pha hay cả ba pha. Nguyên nhân gây ra ngắn mạch có

thể do cách điện bị hỏng, do lí do nào đó làm cho các pha chập vào nhau hoặc chạm đất
v..v..
 Tác dụng nhiệt của dòng ngắn mạch: Dòng ngắn mạch tăng cao sẽ sinh ra phát
nóng cục bộ các bộ phận mà có dòng ngắn mạch đi qua.


 Tác dụng lực điện động: I nm lớn sinh ra ứng lực giữa các phần cơ học, sẽ gây méo

dạng hư hỏng.
 Khi ngắn mạch điện áp sẽ giảm xuống thấp ảnh hưởng đến các hộ tiêu thụ.
 Khi ngắn mạch hệ thống mất ổn định và có nguy cơ tan rã.
 Khi ngắn mạch không đối xứng (không phải 3 pha ngắn mạch) , dòng điện thứ tự
không làm nhiễu thông tin ở gần.
Do đó, mục đích tính ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và các phần có dòng điện ngắn
mạch chạy qua.
3.Tính toán ngắn mạch :
a). Sơ đồ hệ thống nối vào TBA:
Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta phải thành lập sơ đồ thay thế tính toán kháng
phần tử, chọn các đại lượng cơ bản như: công suất cơ bản, điện áp cơ bản…
Chọn các đại lượng cơ bản:
Scb = 18000 MVA
Ucb1 = 220 KV; Ucb2 =121 KV ; Ucb3 = 38,5KV.
Cho

x0 = 0,4

Ω

/km

S cb

Icb1 =

3.U cb1

6000
3. 220

=

S cb

⇒

Icb2 =

3.U cb 2
S cb

= 47,24 kA

18000
3.121

=

= 85,89 kA

18000

3.U cb 3

3.38,5

⇒
Icb3 =
=
- Điện kháng của hệ thống :
S cb
S HT

= 269,93 kA

x1 = xHT = x*(đm)
= 0,24
- Điện kháng đường dây:

x2 = xd = x0.L.

S cb
U cb2 1

18000
18000

= 0,4.120.

= 0,24

18000
220 2

= 5,4

b). Thành lập sơ đồ tính toán cho từng phương án:
Phương án A:
Sơ đồ tương đương hệ thống :


Hình 5.1
-Điện kháng của MBA tự ngẫu :
Trong đó:
36
22
U N % C −H U N %T −H
1
1
0,5 0,5
2
α
α
2
UN%C = ( UN%C-T +
) = ( 11 +
) = 18,5
36
22
U N % C −H U N %T −H
1

1
0,5
0,5
2
α
α
2
UN%T = ( UN%C-T ) = ( 11 +
) = -7,5=0
36
22
U N % C −H
U N %T −H
1
1
0,5
0,5
2
α
α
2
UN%H = ( -UN%C-T +
+
) = ( -11 +
+
) = 51,5
α

=

UC −UT
UC

x3 = xC =

= 0,5
S cb
U N %C
100 × S BTNñm

=

18,5
18000
100 × 180

= 18,5

S cb

x4 = xT =

U N %T
100 × S BTNñm

=0

S cb

x5 = xH =

U N %H
100 × S BTNñm

=

51,5
18000
100 × 180

= 51,5


•Thành lập sơ đồ tính toán:
♦Tính ngắn mạch tại N1:
Sơ đồ:

X1

X1
X2

X2

N1

X6

Ta có:
X6 = X

∑1

= ( x1 +

1
2

x2 )
1
2

= ( 0,24 + 5,44 )
= 2,96
+ Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
1

I cb1
X ∑1

1 2
2X

47,24
2,96

IN =
=
= 15,96 kA
+ Dòng ngắn mạch xung kích :

N1

N1


ixk =

2

. Kxk . IN1

(với :kxk = 1,8 )

2

= . 1,8 . 15,96
= 40,23 kA
Máy cắt – Dao cách ly cấp 220 kV:
Dòng cưỡng bức lớn nhất được tính như sau:
1
S HT
2
3.U dm220

1
.179,82 .10 3
2
3.220

Ibt =
=
= 235,95 A
Icbmax = 2Ibt = 2.235,95 = 471,9 A
Vậy chọn dòng cưỡng bức cho cấp điện áp này là :Icbmax = 471,9 A
• Các điều kiện chọn máy cắt :
UđmMC ≥ 220 kV
IđmMC ≥ Icbmax =471,9 A
ICđm ≥ IN1 =15,96 kA
ilđđ ≥ ixk =40,23 kA
Chọn máy cắt SGF do ABB chế tạo loại SGF 245p có các thông số sau:
Loại

SGF 245p

Uđm(kV)
245

Iđm(A)
2500

ICđm(kA)
50

iđđ(kA)
1050

Do dòng định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
• Các điều kiện chọn dao cách ly :
UđmDCL ≥ 220 kV

IđmDCL ≥ Icbmax =471,9 A
ilđđ
≥ ixk =40,23 kA
Chọn dao cách ly loại PH có các thông số sau:
Loại

PH

Uđm(kV)
220

Iđm(A)
1000

iđđ(kA)
100

Do dòng định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.


Sơ đồ:

♦Tính ngắn mạch tại N2 :

X6

X6
(X3+X4)

(X3+X4)

1
3
4
2(X +X )

N2

X7

N2

Ta có:
X7 = X

∑2

= ( x1 +
∑1

1
2

x2 ) +

1
2

(x3 +x4)

1
2

= X + (x3 +x4)
1
2

=2,96+ (18,5+ 0 )
= 12,21
+ Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
I cb 2
X ∑2

85 ,89
12,21

IN2=
=
= 7,03kA
+ Dòng ngắn mạch xung kích :
ixk =
=

2

2

. Kxk . IN2
. 1,8 . 7,03

(với: kxk = 1,8 )

N2


= 17,89 kA

Máy cắt – Dao cách ly cấp 110 kV:
Dòng cưỡng bức lớn nhất được tính như sau:
1
S110 max
2
3.U dm110

1
.123,55.10 3
2
3.110

Ibt =
=
= 324,23 A
Icbmax = 2Ibt = 2.324,23 = 648,47 A
Vậy chọn dòng cưỡng bức cho cấp điện áp này là :Icbmax = 648,47 A
• Các điều kiện chọn máy cắt :
UđmMC ≥ 110 kV
IđmMC ≥ Icbmax =648,47 A
ICđm ≥ IN2 =7,03 kA
ilđđ ≥ ixk =17,83 kA
Chọn máy cắt SF6 loại R∋ 110-23 có các thông số sau:

Loại

R∋ 110-23

Uđm(kV)
110

Iđm(A)
1250

ICđm(kA)
40

iđđ(kA)
50

Do dòng định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
• Các điều kiện chọn dao cách ly :
UđmDCL ≥ 110 kV
IđmDCL ≥ Icbmax =648,47 A
ilđđ
≥ ixk =17,83 kA
Chọn dao cách ly loại PH có các thông số sau:
Loại

PH

Uđm(kV)
110

Iđm(A)
1250

iđđ(kA)
100

Do dòng định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

♦Tính ngắn mạch tại N3 :