Bài giảng Cung cấp điện: Chương 5 - ThS. Phùng Đức Bảo Châu

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNG
BM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Chương 5:
TRẠM BIẾN ÁP
Giảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo 
Châu


Nội dung
1. Khái quát và phân loại
2. Chọn vị trí, số lượng và công suất cho trạm
3. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp
4. Cấu trúc trạm
5. Vận hành trạm biến áp
6. Nối đất trạm và đường dây tải điện
7. Ví dụ: Chọn công suất của máy biến áp


1. Khái quát & phân loại
Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp
điện áp này sang cấp điện áp khác.
 Theo nhiệm vụ, có thể phân trạm thành hai loại:
- Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến
áp chính: trạm này nhận điện 35÷220kV từ hệ
thống biến đổi thành cấp điện áp 10, 6 hay 0,4kV.
- Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm
biến áp trung gian biến đổi thành các cấp điện áp
thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng.
Phía sơ cấp thường là 35, 22, 15, 10, 6kV; còn
phía hạ áp có thể là 660, 380/220 hay 220/127V.




Theo cấu trúc, cũng có thể chia thành hai
loại:
- Trạm biến áp ngoài trời: ở trạm này, các
thiết bị cao áp đều được đặt ngoài trời,
còn phần phân phối điện áp thấp được
đặt trong nhà hoặc trong các tủ chuyên
dùng chế tạo sẵn.
- Trạm biến áp trong nhà: ở trạm này tất
cả các thiết bị đều được đặt trong nhà.
Chi phí xây dựng trạm trong nhà thường
cao hơn trạm ngoài trời nhiều.



2. Chọn vị trí số lượng và công suất cho trạm :








a. Vị trí trạm:
Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho
nguồn cung cấp điện đưa đến
An toàn, liên tục cung cấp điện

Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng
Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành
hàng năm bé nhất
Ngoài ra cũng lưu ý sự ăn mòn, bụi bặm
nhiều, môi trường dễ cháy


b.Slngmỏybinỏp:
Kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy m ỗi
trạm chỉnênđặ t1m áyBAlàtố tnhất.Khicần
thiết có thể đặ t 2 m áy, không nên đặ t nhiều
hơn2m áy.
Trạm 1 m áy: Tiết kiêm đất, vận hành đơn giản,
C tt nhỏ nhất. Nhưng không đảm bảo được độ tin
cậycungcấpđiệnnhưtrạm 2m áy.
Trạm 2 m áy: Thườ ng có lợi về kinh tế hơn trạm 3
m áy.
Trạm 3 m áy: chỉ được dùng vào trườ ng hợp đặ c
biệt.


ư Việc q uy ết định c họns ố lượng m áy BA,thườ ng được d ựav ào
y ê uc ầuc ủap hụ tải:
Hộ LoạiI:đượccấptừ2nguồnđộ clập(cóthểlấynguồntừ2trạm
gầnnhấtm ỗitrạm đóchỉcần1m áy).Nếuhộ loại1nhậnđiệntừ
1 trạm BA, thì trạm đó cần phải có 2 m áy và m ỗi m áy đấu vào 1
phânđoạnriêng,giữacácphânđoạnphảicóTBđóngtựđộ ng.
Hộ loai II: cũng cần có nguồn dự phò ng có thể đóng tự độ ng
hoặ cbằngtay.Hộ loạiIInhậnđiệntừ1trạm thìtrạm đócũngcần
phảicó2m áyBAhoặ ctrạm đóchỉcóm ộ tm áyđangvậnhànhvà

m ộ tm áykhácđểdựphongnguộ i.
Hộ loạiIII:trạm chỉcần1m áyBA.
ưTuynhiệncũngcóthểđặ t2m áyBAvớicáclýdokhácnhaunhư:
Công s uất m áy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển và lắp đặ t
khó(không đủkhônggian đểđặ tm áylớn).Hoặ c đồthịphụtải
quá chênh lệch (Kđk 0,45 lý do vận hành), hoặ c để hạn chế
dò ngngắnm ạch.
ưTrạm 3m áychỉđượcdùngvàonhữngtrườ nghợpđặ cbiệt.


c .Chndunglngmỏybinỏp:
Vềlýthuyếtnênchọnthe ochiphí vậnhành
nhỏnhấtlàhợplýnhất.tuynhiêncò nkhánhiều
yếutố khácảnhhưở ngđếnchọndunglượngm áy
BAnhư:trịs ố phụtải,cos ;m ứ cbằngphẳng
củađồthịphụtải.Mộ ts ố điểm cầnlưuýkhi
chọndunglượngm áyBA.
+Dấycôngs uấtBA.
+Hiệuchỉnhnhiệtđộ .
+KhảnăngquátảiBA.
+Phụtảití nhtoán.
+Tham khảos ố liệudunglượngBAthe oĐKtổ n
thấtkim loạim ầuí tnhất


c .1.Dẫy c ông s uấtBA:
BA chỉ được s ản xuất the o những cỡ tiêu chuẩn.
Việcchọnđúngcôngs uấtBAkhôngchiđảm bảo
antoànCCĐ,đảm bảotuổ ithọm àcò nảnhhưở ng
đếnchỉtiêukinhtếkýthuậtcủas ơđồCCĐ:50;

100;180;320;560;750;1000;1800;3200;
5600kVA


Chú ý: Trong cùng m ộ t xí nghiệp nên chọn cùng m ộ t cỡ
côngs uấtvìP tt khácnhau(cố gắngkhôngnênvượtquá2ư3
chủngloại)điềunàythuậntiệnchothaythế,s ửachữa,dự
trữtrongkho.



MáyBAphânxưở ngnênchọncócôngs uấttừ1000
kVAđổ lại (làm chiêudàim ạnghạápngắnlại
giảm tổ nthất )


c .2.Hiệuchỉnhnhiệtđộ :
S
dm củaBAlàcôngs uấtm ànócóthểtảiliêntụctrongs uố t
thờ i gian phục vụ (khoảng 20 năm ) với điều kiện nhiệt độ
m ôitrườ nglàđịnhm ứ c.Cácm áyBAnướcngoài(châuâu)
đượcchếtạovớit0 khácm ôitrườ ngở ta.Ví dụm áyBALiên
Xôcũquiđịnh:
+ Nhiệtđộ trungbìnhhàngnăm là tb=+5 0C
+Nhiệtđộ cựcđạitrongnăm là

cd

=+35 0 C

d ung lượng m áy b iếnáp c ầnđược hiệuc hỉnhthe o m ôitrườ ng lắp
tb 5
đặtthực tế:
'
+

tb

nhiệtđộ trungbìnhnơilắpđặ t.

S dm

+S dm ưDunglượngđịnhm ứ cBAthe othiếtkế.

S dm (1

100

)

+S ưDunglượngđịnhm ứ cđhiệuchỉnh.


Ngoài ra cò n phải hiệu chỉnh the o nhiệt dộ cực đại của m ôi trườ ng
xung quanh. Khi cd > 35 0 C công s uất của BA phải giảm đi cứ m ỗi
độ tăngthêm ,dunglượngphảigiảm đi1%chođếnkhi cd =45 0 C.Nếu
0
cd >45 Cphảiđượclàm m átnhâttạo.

c.3. Quỏ ti mỏy bin ỏp:
Trong vận hành thực tế vì phụ tải luôn thay đổ i
nên phụ tải của BA thườ ng không bằng phụ tải
định m ứ c của nó, Mà m ứ c độ già hoá cách điện
được bù trừ nhau ở m áy BA the o phụ tải. Vì vậy
trong vận hành có thể xét tới khả năng cho phép
m áyBAlàm việclớnhơnphụtảiđịnhm ứ ccủanó
(m ộ t lượng nào đó). Nghĩa là cho phép nó làm
vviệc quá tải nhưng s ao cho thờ i hạn phục vụ của
nó không nhỏ hơn 20 25 năm xây dựng qui
tắctí nhquátải:
+Quátảibìnhthườ ngcủaBA(dàihạn).
+Quátảis ựcố củaBA(ngắnhạn).


+Khả năng quá tải BA lúc bình thường:


Quitắcđườ ngcong:

Mứ cđộ quátảibìnhthườ ngchophéptuỳthuộ cvàohệs ố
điềnkí ncủaphụtảihàngngàyKqt=f(k dk ,t)
Kdk

S tb
S cd

Itb
Ic d

Đườ ngcongquátảiBAthe ophươngphápnàyđượcxâydựng
the oquanhệgiữahệs ố quátảiKqtvàthờ igianquátảihàng
K
ngày(xe m HV)
Hệ số quá tải
0,5
I
qt

Kqt

cd

Idm

Từ đó xác định được phụ tải cực
đại cho phép. Icd =Kqt.Idm
S cd =Kqt.S dm

0,7

0,6

Kdk

0,8

012

24

t(g iờ )








Qui tắc 1 %: Nếu so sánh phụ tải bình thư
ờng một ngày đêm của máy BA với dung lượng
định mức của nó. Thì ứng với mỗi phần trăm
non tải trong những tháng mùa hạ, thì máy BA đư
ợc phép quá tải 1% trong nhng tháng mùa đông,
nhưng tổng cộng không được quá 15 %.
Qui tắc 3 %: Trong điều kiện nhiệt độ không
khí xung quanh không vượt quá +350C. Cứ hệ số
phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì
máy BA được phép quá tải 3 %
Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính
quá tải nhưng cần phải đảm bảo giới hạn sau:

Qui tắc 1 %: Nếu so sánh phụ tải bình thường
một ngày đêm của máy BA với dung lượng định mức
của nó. Thì ứng với mỗi phần trăm non tải trong
những tháng mùa hạ, thìmáy BA được phép quá tải 1%
trong nhng tháng mùa đông, nhưng tổng cộng
không được quá 15 %.
Qui tắc 3 %: Trong điều kiện nhiệt độ không khí
xung quanh không vượt quá +350C. Cứ hệ số phụ tải
của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì máy BA đư
ợc phép quá tải 3 %
Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá
tải nhưng cần phải đảm bảo giới hạn sau:

+Vớim ayBAngoàitrờ ikhôngvượtquá30%.
+Vớim áyBAđặ ttrongnhàkhôngvượtquá20%.


+Khả năng quá tải sự cố:
Quá tải sự cố máy biến áp không phụ thuộc vào
điều kiện nhiệt độ xung quanh và trị số phụ tải
trước khi quá tải. Thông số này được nhà máy chế
tạo qui định, có thể tra trong cách bảng.
Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên
tắc sau để tính quá tải sự cố cho bất kỳ máy BA
nào.
Trong trường hợp trước lúc sự cố máy BA tải không
quá 93 % công suất định mức của nó, thì có
thể cho phép quá tải 40 % trong vòng 5 ngày
đêm với điều kiện thời gian quá tải trong mỗi
ngày không quá 6 giờ

c.4. Chọn dung lượng máy BA theo phụ tải tính toán :
Vì phụ tải tí nh toán là phụ tải lớn nhất m à thực tế không
phảilúcnàocũngnhưvậy Chonêndunglượngchọnthe o
S tt không nên chọn quá dư. Ngoài ra cò n phải chú ý đến
côngs uấtdựtrữkhixẩyras ựcố 1m áy(dànhchotrạm có2
m áy).Nhữngm áycò nlạiphảiđảm bảoCCđược1lượngcông
s uấtcầnthiếtthe oyêucầucủaphụtải.
Trongđiềukiệnbìnhthườ ng:
ưTrạm 1m áyS dm S tt
ưTrạm nm áyn.S dm S tt
S dm dunglượngđịnhm ứ cđhiệuchỉnhnhiệtđộ củaBA.
S ttưCôngs uấttí nhtoáncủatrạm .
Trườ ng hợp cần thiết có thể xét thêm quá tải lúc bình thư
ờ ng,nhưvậycóthểchophépchọnđượcm áyBAcódunglư
ợnggiảm đi tiếtkiêm vố nđầutư.




Trường hợp sự cố 1 máy BA: (xét cho trạm từ 2 máy trở
lên), hoặc đứt một đường dây:
- Với trạm 2 máy
kqt.S dm S sc
- Tram n máy

(n-1).kqt.S dm

S sc

S dm dung lượng định mức của máy BA đã hiệu chỉnh
nhiệt độ.
S sc - Phụ tải mà trạm vẫn cần phải được cung cấp khi có
sự cố.
kqt - hệ số quá tải sự cố của máy BA. Khi không có số
liệu tra có thể lấy kqt =1,4 với điều kiện hệ số taie trước
lúc sự cố không quá 93 % và không tải quá 3 ngày, mỗi
ngày không quá 6 giờ.


d. Chi phớ vn hnh hng nm bộ nht:


Công việc vận hành trạm BA nhằm phát huy được các ưu
điểm của PA thiết kế và tận dụng hết khả năng của
TB vì vậy trước hết phải nắm được tinh thần của bản
thiết kế và các chỉ dẫn cần thiết.
+ Căn cư vào qui trình qui phạm để đề ra những qui
định thích hợp như: Thao tác thường xuyên và định
kỳ. Sửa chữa kịp thời, ngăn ngừa sự cố phát triển.
+ Ngoài ra còn vấn đề nưa đáng quan tâm trong vận
hành đó là cho máy BA tải bao nhiêu? thì đạt hiệu quả
kinh tế cao nhất
Vấn đề vận hành kinh tế trạm
BA chỉ thực hiện với các trạm có từ 2 máy BA trở lên.
Xuất phát từ phương trình tổn thất trong tram và phần
mạng sau nó.

+Tnthtcụngsuttrongmỏybinỏpsl:
'
T

P

'
0

P

'
K

P

S pt

2

Trongđó:
S m
P 0 = P 0+k kt . Q 0 ưTổ nthấtkhông tảiq uid ẫnc ủatrạm
P 0 Tổ nthấtkhôngtảicủam ayBAtrongtrạm
k kt. Q 0 ưTổ nthấtkhôngtảicủacácphầntửkháccủahệthố ng(phu
thuộ cvàolượngcôngs uấtphảnkháng).
k ktnglngkinhtcacụngsutphnkhỏng(hệs ố tổ nthấtcông
s uấttácdụngdophảitruyềntảicôngs uấtphảnkhánggâyra),bitk kt
t0,02 0,15

P k = P k +k kt. Q KưTổ nthấtngắnm ạchquidẫncủa
trạm .
P k ưTổ nthấtngắnm ạchhaytổ nthấttrongdâycuố ncủam áybiếnáp.
Q k Tổ nthấtngắnm ạchcủacácphầntửkháctronghệthố ng.
S ptưCôngs uấtcủaphụtải(côngs uấttruyềntảithựctếcủatrạm ).
S m Dunglượngđịnhm ứ ccủam áybiếnáp.




Tr¹m  cã n m ¸y:
'
T

1
Δ PK'
n

'
0

ΔP
nΔ P
                                       
 Tram  cã n+1 m ¸y:
'
T

S pt
S đm

1

'
0

2

'
K

S pt

2

ΔP
( n 1)Δ P
ΔP
n 1
S đm
     
 Ta thÊy quan hÖ   P ’ vµ S  cã d¹ng   P ’ = a + b.S 2
T
T
pt
P’T

 * S   < S 1    

1 m¸y

vËn hµnh 1 m ¸y s Ï kinh tÕ.
* S 1 < S  < S 2          
vËn hµnh 2 m ¸y s Ï kinh tÕ.
*S   > S 2         

2 m¸y

3 m¸y

vËn hµnh kinh tÕ

  vËn hµnh 3 m ¸y s Ï kinh tÕ.
P 0’
0

S1

S2

S




Vậytacóthểtí nhđượccôngs uấtcólợiđểchuyểntừ
việcvậnhànhns ang(n+1)m áybằngcáchcânbằng2phư
ơngtrình, rútrađượccôngs uấtgiớihạn.
S'

S dm

P0'
.n( n 1 )
'
PN


Khití nhs ơbộ cóthểxácđịnhtrịs ố gầnđúngthe otổ n
thấtcôngs uấttrongtrạm khôngkểđếncácphầntửkhác
trênm ạng.
P0

'
S
S dm
.n ( n 1 )
PN


+trongthựctếS (t)thayđổ ikhánhiềutrong1ngày


S



Từ0 t1 vậnhành1m áy.

t1 t2 vậnhành2m áy.



t2 t3 vậnhành1m áy.



+Phươngthứ cvậnhànhnhư S
vậykhôngchophépvìviệc
đóngcắtluônluônm áyBAs ẽ
0
giảm tuổ ithoBA.



S2

1

t1

t2

t3

t(g iờ )

+ Trong trườ ng hợp đó cần xắp xếp lại, bố trí các

m áy làm việc s ao cho đồ thị phụ tải bằng phẳng
hơn và chi s au khi đ tiến hành điều chỉnh phụ
tảim ớicóthểvậnhànhđược.



+ Phương thức vận hành như trên là đơn giản, tuy nhiên lại
chưa hoàn toàn chính xác, vì yêu cầu là vận hành sao cho
tổn thất điện năng trong tram BA là ít nhất (vì A không
chỉ phụ thuộc vào P mà còn phụ thuộc vào thời gian và
chế độ vận hành của máy). A hàng năm tính bằng biểu
2
thức.
S tt
'
'

A
P0 t
PN
.

S dm

t - thời gian đóng máy vào lưới.
- thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. =f( Tmax ; cos tb)
Như vậy ứng với mỗi chế độ làm việc của máy BA (làm việc
1 ca, 2 ca, 3 ca) ta sẽ có trị số t và coi như không đổi
lấy đạo hàm cảu ham A =f(S).

A
S

0

S tu ( A

min).


3. Sơ đồ nối dây trạm biến áp
Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các điều kiện
sau:
- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ
tải.
- Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành
và lúc xử lý sự cố.
- An toàn lúc vận hành và sửa chữa.
- Cân bằng giữa các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật..


a. Sơ đồ nối dây trạm hạ áp trung gian hay trạm
hạ áp chính