Đồ án trạm biến áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP
Ngành

: CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành

: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn

: ĐOÀN THỊ BẰNG

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN MINH TRỰC

MSSV

: 1411020340

Lớp

: 14DDC03

TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017.

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP
Họ tên SV: NGUYỄN MINH TRỰC
MSSV: 1411020340 ; Lớp: 14DDC03
Tuần
1
Từ:02/10
Đến:8/10/17

Nội dung hướng dẫn
- Giao đề tài: Thiết kế trạm
220/110/22kV.Chương 1: Cân
bằng công suất phụ tải. Chương
2: Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp.

2
- Chương 3: Chọn MBA điện
Từ:09/10.
lực.
Đến:15/10/17
3
Từ:16/10.
Đến:22/10/17
4
Từ:23/10.
Đến:29/10/17

-Chương 4: Tính toán tổn thất
điện năng trong MBA.
- Chương 5: Sơ đồ nối điện.
- Chương 6: Tính toán ngắn
mạch.

5
Từ:30/10…....
Đến:5/11/17
6
Từ:6/11….....
Đến:12/11/17

- Chương 7: Chọn khí cụ điện và

7
Từ:13/11…....
Đến:19/11/17
8
Từ:20/11…....
Đến:26/11/17
9
Từ:….....
Đến:…...
10
Từ:….....
Đến:…...

- Chương 9: Tính toán kinh tế-kỹ
thuật, quyết địnhq phương án

thiết kê.
- chương 10: Tính toán chống sét
và nối đất cho trạm

phần dẫn điện
- Chương 8: Thiết kế phần tự
dùng của MBA

Tình hình sinh viên thực hiện

Ghi chú


KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ tên sinh viên
Lớp

:

: NGUYỄN MINH TRỰC
: 14DDC03

Tên đề tài: ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP.
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: ................................ XẾP LOẠI: ...................................
TP.HCM, ngày

tháng 10 năm 2017.

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ TÌM HIỂU THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP ......................... 1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP ....................................................... 1
I. GIỚI THIỆU VÈ TRẠM BIÉN ÁP. ........................................................................ 1
II. PHÂN LOẠI ........................................................................................................... 1
III. NHIỆM VỤ THIÉT KÉ ........................................................................................ 3
CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI ..................................................... 6
I. KHÁI NIỆM ............................................................................................................. 6
II. ĐÒ THỊ PHỤ TẢI TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP ............................................................. 6
CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIỂN ÁP .................................................. 10
I. GIỚI THIỆU SƠ ĐÒ CẤU TRÚC ........................................................................ 10
II. SƠ ĐÒ CẤU TRÚC TRẠM BIÉN ÁP: ............................................................... 10
Chương 4: CHỌN MÁY BIỂN ÁP ĐIỆN LỰC............................................................ 17
I. KHÁI NIỆM ........................................................................................................... 17

II. KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIÉN ÁP: ................................................... 18
III. CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MÁY BIÉN ÁP: .................................................... 20
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIỂN ÁP ..... 29
I. KHÁI NIỆM ........................................................................................................... 29
II. CÁCH TÍNH TỒN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC LOẠI MBA ..................... 29
III. TÍNH TỐN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIÉN ÁP .............................. 30
CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN .................................................................................. 46
I. KHÁI NIỆM: .......................................................................................................... 46
II. CÁC SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP: ............................... 47
III. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO BA PHƯƠNG ÁN: ........................................ 52
Chương 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ...................................................................... 56
I. KHÁI NIỆM: .......................................................................................................... 56
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: ................................................. 56
III.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO 3 PHƯƠNG ÁN: ......................................... 57
CHƯƠNG 8: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN ..................................... 66
I. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG......................................................................................... 66
II. CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN: .................................................. 67


CHƯƠNG 9: THIÊT KẾ PHẦN TỰ DÙNG TRẠM BIẾN ÁP .................................. 88
I. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG ....................................................................... 88
II. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO CẤP ĐIỆN ÁP 0.4KV ................................. 89
CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ. .................................................................................................................... 92
I. KHÁI NIỆM: .......................................................................................................... 92
II. PHẦN TÍNH TOÁN. ............................................................................................ 94
III. SO SÁNH KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT ............................................................... 97
PHẦN B: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .............. 98
CHƯƠNG I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP .. 98
I. KHÁI NIỆM CHUNG............................................................................................ 98

II. PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CỘT THU SÉT. ......................................................... 99
III. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CỘT THU
SÉT ĐỂ BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP. .................. 103
IV. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO TRẠM ............................................................. 103
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP ............................... 115
I. KHÁI NIỆM. ........................................................................................................ 115
II.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT. ...................................... 115
III.ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO TRẠM .............................................................. 117
IV. NỐI ĐẤT AN TOÀN CHO CẤP 22KV ........................................................... 119


Lời mở đầu
Ngày nay, công nghiệp điện lực đóng vai trò rất quan trọng trong
công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế quốc dân. Các yêu cầu về sử
dụng điện và thiết kế điện ngày càng tăng. Việc trang bị những kiến
thức nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người, cung cấp
điện cho các thiết bị khu vực kinh tế, nông thôn, các khu chế xuất, các
xí nghiệp là rất cần thiết.
Điện năng đóng vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi
không thể thiếu được trong cuộc sống và sản xuất. Vì vậy khi xây
dựng một nhà máy, một khu vực kinh tế, một khu công nghiệp,…
vấn đề là xây dựng một hệ thống để cung cấp điện năng cho các hộ
tiêu thụ là không thể thiếu được. Để đảm bảo cho việc cung cấp điện
được tốt, đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống điện gồm các khâu sản
xuất, truyền tải, phân phối điện năng hoạt động thống nhất với nhau.
Trong đó, trạm biến áp có vai trò quan trọng nhất, vì muốn truyền tải
điện năng đi xa hoặc giảm điện áp xuống thấp cho phù hợp với nơi
tiêu thụ ta chỉ dùng biến áp là kinh tế và thuận tiện nhất.

ĐỒ ÁN TRẠM BIẾN ÁP
Em thực hiện gồm 3 phần:
Phần A: Tính toán và tìm hiểu thiết kế trạm biến áp
Phần B: Thiết kế chống sét và nối đất cho trạm biến áp
Phần C: ………………………………..
Tuy đã hoàn thành được đề tài nhưng sẽ không tránh khỏi những thiếu
sót, vì vậy em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn
để đề tài của em có thể hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017.
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN MINH TRỰC


PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ TÌM HIỂU THIẾT KẾ
TRẠM BIẾN ÁP
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
I. GIỚI THIỆU VÈ TRẠM BIÉN ÁP.

Trạm biển 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 đế cấp cho các phụ tải tiêu thụ.
Chính vì lẽ đó trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ chính là nâng điện áp lên
cao khi truyền tải, rồi những trung tâm tiếp nhận điện năng (cũng là trạm biến
áp) có nhiệm vụ hạ mức điện áp xuống để phù họp với nhu cầu.
II. PHÂN LOẠI

Trạm biển áp được phân loại theo điện áp, quy mô và cấu trúc xây dựng
của trạm. Trạm phân phối điện chỉ gồm các thiết bị như: dao cách ly, máy cắt,
thanh góp...
1. Theo điện áp thì có hai loại:
- Trạm tăng áp: thường đặt ở những nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp

đầu cực máy phát lên cao để truyền tải đi xa.
- Trạm hạ áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ thống

truyền tải rồi giảm điện áp xuống cấp thích họp để cung cấp điện cho các phụ tải
tiêu thụ.
2. Theo mức độ quỵ mô của trạm biến áp, người ta chia thành hai loại:

1


- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là 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 là trạm biến áp địa phương: nhận điện

từ các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho
các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư, ... qua các đường dây phân phối.
3. Theo cấu trúc xây dựng thì có hai loại sau:
- Trạm biến ầp ngoài trời: Phù hợp với các trạm khu vực và trạm địa

phương có công suất lớn.
- Trạm biến áp trong nhà: Phù hợp với các trạm địa phương và các nhà máy

có công suất nhỏ.
4. Các thiết bị chính trong trạm biến áp:
4.1 Máy biến áp (MBA): Là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này

đến
cấp điện áp khác
4.2 Máy biến dòng:
- Dùng biến đổi dòng điện sơ cấp về một giá trị dòng điện thích hợp ở

đầu ra thứ cấp.
- Các loại-biến dòng: máy biến dòng kiểu một vòng quấn, máy biến

dòng kiểu bậc cấp, máy biến dòng thứ tự không, máy biến dòng kiểu bù, biến
dòng kiểu lắp sẵn.
4.3 Máy biến áp đo lường(BƯ)
- Dòng biến đổi điện áp về cấp điện áp tương ứng với thiết bị đo lường,

tự động...
- Các loại máy biến áp đặc biệt: máy biến áp kiểu 3 pha năm trụ, máy

biến áp kiểu bậc cấp, máy biến áp kiểu phân chia điện dung.

2


4.4 Dao cách ly(CL): Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trông

thấy được để đảm bảo an toàn khi sửa chữa máy phát điện, máy biến áp,
máy cắt điện, đường dây... Đóng cắt khi không có dòng hoặc dòng nhỏ,

điện áp không cao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện.
4.5 Máy cắt (MC):
- Dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến

áp, đường dây... trong lúc bình thường cũng như gặp sự cố.
- Các loại máy cắt: máy cắt nhiều dầu, máy cắt ít dầu, máy cắt không khí,

máy cắt khí, máy cắt tự sinh khí, máy cắt chân không, máy cắt phụ tải.
4.6 Chống sét Van: Dùng để bảo vệ các thiết bị trong trạm không bị hư hại

khi có sóng quá điện áp khí quyển truyền vào từ đường dây tải điện.
4.7 CP: Dùng để đóng cắt dòng điện vào trạm.

Sứ đỡ: Có tác dụng nâng đỡ đường dây tải điện trên không. Sứ đỡ thường được
chế tạo mỗi sứ chịu được 25 KV. Nếu điện thế cao hơn thì ghép nối nhiều sứ với
nhau.
III. NHIỆM VỤ THIÉT KÉ
- Thiết kế phần điện và hệ thống chống sét - nối đất trạm biến áp

220/110/22kV với các thông số sau :
1, Điện áp hệ thống:
- UHT = 220kV, số đường dây là 2.
- SHT= 8000 ( MVA); xht = 0,4 ()
2, Các phụ tải ở cấp điện áp:
2.1: Phụ tải ở 220kV:
- Có 2 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85, a = 1,1.
- Công suất: Smax = 80 x 1.1= 88 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 220kV như hình 1.1

3

2.2: Phụ tải ở 110kV:
- Có 4 đường dây, hệ số công suất cos = 0,8, b=1,2
- Công suất: Smax = 60 x 1.2= 72 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 110kV như hình 1.2

2.3: Phụ tải ở 22kV:
- Có 6 đường dây, hệ số công suất cos = 0,85, c =1,1
- Công suất: Smax = 40 x 1.1= 44 ( MVA )
- Đồ thị phụ tải ở cấp 22kV như hình 1.3

4


5


CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHỤ TẢI
I. KHÁI NIỆM

Cân bằng công suất là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ điện có
cân bằng hay không. Cân bằng công suất có vai trò quan trọng trong thiết kế
cung cấp điện của trạm biến áp. Biết rằng sự vận hành bình thường của hệ thống
sẽ không được đảm bảo công suất của hệ thống đưa đến chỉ bằng phụ tải của nó.
Như vậy, việc cân bằng công suất cần thiết kế để đảm bảo nhu cầu cung cấp
điện liên tục và chất lượng điện năng.
Phụ tải là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nó biến
đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác, để phục vụ cho sản suất và sinh
hoạt, tuỳ theo tầm quan trọng của phụ tải đối với nền kinh tế mà phụ tải chia làm

3 loại.
II. ĐÒ THỊ PHỤ TẢI TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP

1. ĐÒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CẤP 220 kV

-Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 110 kV:
Thời gian (h)

Công suất phụ tải

Từ…………đến

S(MVA)

P(MW)

Q(MVAR)

%

0 ……… 2

44

37.4

23.1

50

2 ……… 4

52.8

44.8

27.8

60

4………. 8

70.4

59.8

37.1

80

6


8 ……… 10

79.2

67.3

41.7

90

10 …….. 16

88

74.8

46.3

100

16 …….. 18

70.4

59.8

37.1

80

18 …….. 20

79.2

67.3

41.7

90

20 …….. 22

61.6

52.3

32.4

70

22 …….. 24

44

37.4

23.1

50

2. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CẤP 110 Kv:

-Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 110 kV:
Thời gian (h)

Công suất phụ tải

Từ…………đến

S(MVA)

P(MW)

Q(MVAR)

%

0 ……… 2

36

28.8

21.6

50

2 ……… 6

43.2

34.5

25.9

60

6………. 8

57.6

46

34.5

80

8 ……… 12

64.8

51.8

38.8

90

12 …….. 14

72

57.6

43.2

100

14 …….. 18

57.6

46

34.5

80

18 …….. 20

64.8

51.8

38.8

90

20 …….. 22

50.4

40.3

30.2

70

22 …….. 24

36

28.8

21.6

50

7


3. ĐÒ THỊ PHỤ TẢI CỦA CẤP 22 kV

-Sau khi tính ta được bảng thông số sau cho cấp 110 kV:
Thời gian (h)

Công suất phụ tải

Từ…………đến

S(MVA)

P(MW)

Q(MVAR)

%

0 ……… 2

22

18.7

11.5

50

2 ……… 6

26.4

22.4

13.9

60

6………. 8

35.2

29.9

18.5

80

8 ……… 12

39.6

33.6

20.8

90

12 …….. 16

44

37.4

23.1

100

16 …….. 20

39.6

33.6

20.8

90

20 …….. 22

30.8

26.1

16.2

70

22 …….. 24

22

18.7

11.5

50

4.

ĐÒ THỊ PHỤ TẢI CỦA TRẠM:

Để tổng hợp đồ thị phụ tải có thể dùng phương pháp thành lập bảng tổng
hợp đồ thị phụ tải theo phương pháp lập bảng như sau:

8

Bảng phân theo thời gian:
Thời gian (h)
Từ…………đến

Công suất phụ tải
S220

S110

S22

Tự

(MVA)

(MVA)

(MVA)

dùng

Tổng

%

(MVA)
0 ……… 2

44

36

22

0.5

102.5

50.1

2 ……… 4

52.8

43.2

26.4

0.5

122.9

63.4

4………. 6

70.4

43.2

26.4

0.5

140.5

72.3

6 ……… 8

70.4

57.6

35.2

0.5

163.7

80

8 ……… 10

79.2

64.8

39.6

0.5

184.1

43.4

10 …….. 12

88

64.8

39.6

0.5

192.9

47.8

12 …….. 14

88

72

44

0.5

204.5

96.7

14 …….. 16

88

57.6

44

0.5

190.1

100

16………18

70.4

57.6

39.6

0.5

168.1

88.9

18 ……...20

79.2

64.8

39.6

0.5

184.1

86.7

20 ……...22

61.6

50.4

30.8

0.5

143.3

70.1

22 …….. 24

44

36

22

0.5

102.5

50.1

Hình 1.4.Đồ thị tổng hợp toàn trạm.
9


CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIỂN ÁP
1

GIỚI THIỆU SƠ ĐÒ CẤU TRÚC
- Sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn, tải và
hệ thống điện.
- Đối với trạm biến áp nguồn thường là các đường dây cung cấp từ hệ thống đến
trạm biến áp, có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho các phụ tải mà trạm biến áp
đảm nhận.
- Khi thiết kế trạm biến áp, sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng quyết
định đến toàn thiết kế.
- Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:

- Có tính khả thi: tức là có thể chọn được tất cả các thiết bi chính như: máy biến áp,
máy cắt... cũng có khả năng thi công, xây lắp và vận hành trạm.
- Đảm bảo tính liên tục chặt chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với . hệ thống khi bình
thường cũng như cưỡng bức (có một phần tử không làm việc).
- Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai máy biến
áp không cần thiết.
- Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt.
- Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay cấu trúc đã chọn.
- Khi thiết kế trạm biến áp ta đưa ra nhiều phương án khả thi trên cơ sở phân tích ưu
khuyết điểm của từng phương án; so sánh điều kiện kỹ thuật - kinh tế rồi chọn phương
án tối ưu, để chọn phương án ta cần cân nhắc các khía cạnh sau:
+ Số lượng máy biến áp.
+ Tổng công suất máy biến áp.
+ Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp.
+ Tổn hao điện năng tổng qua máy biến áp.
II.SƠ ĐÒ CẤU TRÚC TRẠM BIÉN ÁP:
Trạm biến áp là một công trình nhận điện năng bằng một hay nhiều nguồn cung
cấp với điện áp cảo để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc bé hơn
điện áp hệ thống. Phần công suất được phân phối ở điện áp bằng điện áp hệ thống
thông qua máy biến áp hạ, phần còn lại qua máy biến áp có điện áp phù hợp với phụ
tải.
10


1. Phương án 1: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây. Phụ tải cấp 22 kv
được lấy từ cuộn hạ của MBA.
- Các cấp điện áp cao, trung đều có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy biến
áp tự ngẫu sẽ có nhiều ưu điểm hơn so với máy biến áp ba cuộn dây.
-Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cao.
Đảm bảo

+

cung cấp
điện liên
tục.
Sơ đồ cấu

+

trúc

rõ

ràng.
+

Uc=220 kV

Số lượng
máy biến

áp

ít.
+Tổn thất
điện năng

bé.

Uh=22 kV

Ut=110 kV

+Trọng

lượng,

kích

thước bé

hơn.

Utd=0.4 kV

11


Hình 3.1
-

Khuyết điểm:
+ Khó chọn máy biến áp có công suất phù họp.
+ Công suất lớn kéo theo kích thước và trọng lượng máy biến áp lớn có thể gặp
khó khăn khi vận chuyển và lắp đặt.
+ Do mạng cao áp và trung áp trực tiếp nối đất và có sự liên hệ về điện giữa
cuộn cao và cuộn trung trong máy biến áp nên phải có chống sét van bố trí ở đầu

vào ra máy biến áp.

2. 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 chuyến khó khăn.

-Khuyết điểm
+ Số lượng máy biến áp nhiều, o Giá thành cao.
+ Tổn thất điện năng lớn vì cấp 22 kv phải qua hai lần biến áp

12


Uc=220 kV

Ut=110 kV

Uh=22 kV

Utd=0.4 kV

Hình 3.2
3. 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.
+ Cấu trúc rõ ràng.
+ Phụ tải mỗi cấp chỉ qua một lần máy biến áp.

13


Uc =220kv

Uh=22 kV

Ut=110 kV

Utd=0.4 kV

Hình 3.3
- Khuyết điểm:
+ Số lượng máy biến áp nhiều.
+ Vốn đầu tư lớn.
+ Tổn thất điện năng lớn.
+ Khó chọn được máy biến áp 220/22 kv.
4. Phương án 4: Sử dụng 2 máy biến áp từ ngẫu 3 cuộn dây để tải công suất từ điện
áp cao sang trung và sử dụng máy biến áp 2 cuộn dây để tải công suất từ điện áp trung
sang hạ.

14

Uc=220 kV

Ut=110 kV

Uh=22 kV

Utd=0.4 kV

Hình 3.4
- Ưu điểm:
+ Độ tin cậy cao.
+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
+ Sơ đồ cấu trúc rõ ràng.
+ Tách máy biến áp thành hai phần riêng biệt.
- Khuyết điểm:
+ Số lượng máy biến áp nhiều.
+ Vốn đầu tư lớn.
+ Tổn thất điện năng lớn.
15


I. NHẬN XÉT
- Phương án 3 ngoài việc phải sử dụng bốn máy biến áp nó còn có nhược điểm
lớn nhất là độ lệch điện áp giữa sơ cấp và thứ cấp lớn (220/22 kV) làm tính khả thi của
phương án giảm vì hầu như không chọn được máy biến áp thích họp. Neu đặt hàng thì
sẽ làm tăng chi phí và khó thay thế về sau này.
- Do đó ta chọn phương án 1, 2 và 4 để tiếp tục tính toán về sau.

16

Chương 4: CHỌN MÁY BIỂN ÁP ĐIỆN LỰC
I. KHÁI NIỆM
Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện áp khác.
Điện năng 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 áp lên điện áp
tương ứng.
-

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 máy phát điện.
Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc điểm sau:
* 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 sử dụng cần chú ý 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 lượng, tốn hao
và cả giá thành đều bé hơn. Cho nên khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến khả
năng tận dụng tối đa (xét khả năng quá tải cho phép) 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.
* 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 lạnh. Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn của
mồi nước, thường cách nhau quá lớn, nhất là khi công suất càng lớn. Điều này đưa đến
tính toán không chính xác, có thể chọn máy biến áp lớn không cần thiết.
- Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:
+ Máy biến áp một pha, ba pha.
+ Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây.
17


+ 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 áp dưới tải.
Chỉ được ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện
áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này. Có như vậy mới tránh
được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất
phải chuyển qua hai lần biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho MBA ba cuộn
dây. Đối với MBA tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này.
Không nên nối song song MBA hai cuộn dây với MBA ba cuộn dây vì không
thường chọn được hai MBA có tham số phù hợp với điều kiện vận hành song song.
Trong hệ thống điện áp cao và trung tính trực tiếp nối đất thì ta thường dùng
MBA từ ngẫu. Loại MBA này ưu việt hơn so với MBA thường. Giá thành, chi phí vật
liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn với MBA thường có cùng
công suất. Công suất toàn phần, tần số, điện áp, dòng điện tổn hao công suất tác dụng,
tổn hao công suất phản kháng và hệ số có lợi là các tham số cơ bản MBA. Các tham số
này xét trong điều kiện chuẩn được gọi là tham số định mức
II.KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIÉN ÁP:
1. Quá tải bình thường (quá tải thường xuyên);
Quá tải thường xuyên của MBA là chế độ quá tải một phần thời gian phụ tải của
MBA vượt quá công suất định mức của nó, phần còn lại của chu kì khảo sát (ngày,

năm) phụ tải của MBA thấp hơn công suất định mức đó. Với phụ tải như vậy thì hao
mòn cách điện sau một chu kỳ khảo sát không vượt quá hao mòn định mức, tương ứng
với nhiệt độ cuộn dây bằng 98°-C nhưng không vượt quá 140° c.
Để tránh khả năng quá tải cho phép thường xuyên của 3 MBA trong những giờ
phụ tải cực đại ngày đêm, cần phải phân tích, tính toán chế độ nhiệt độ của nó. Nói
cách khác, phải tính toán sự thay -đổi nhiệt độ dầu và cuộn dây MBA cũng khá phức
tạp nên trong thiết kế người ta xây dựng biểu đồ về khả năng quá tải của MBA được
cho trong các tài liệu thiết kế.
Đối với đồ thị phụ tải hai bậc, trình tự xác định quá tải cho phép của MBA theo
đường cong khả năng tải được xác định như sau:
18