TRẠM BIẾN áp và máy BIẾN áp

CHƯƠNG 4: TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP
Hướng Dẫn
Trạm biến áp mà thiết bị chủ yếu của nó là máy biến áp,đóng vai trị rất quan trọng
trong hệ thống điện. Việc lưa chọn đúng vị trí đặt trạm,sơ đồ trạm,số lượng va công suất
máy biến áp,lựa chọn đúng đầu phân áp cũng như xác định đúng chế độ vận hành kinh tế
trạm biến áp sẽ nâng cao các chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật khi thiết kế,vận hành các hệ thống
điện.
1.Xác địnhvị trí đặt các trạm biến áp trung gian,trạm phân phối trung tâm và trạm
biến áp phân phối:
Vị trí tối ưu đạt các trạm điện kể trên la trung tâm phụ tải của khu vực mà trạm cần
cấp điện. Giả thiết của phụ tải trong khu vực có các tọa độ x i , y i thì điển trọng tâm phụ
tải có tọa độ X,Y là M(X,Y) được xác định theo công thức :
x=

∑ x i Si ,
∑ Si

y=

∑ yi Si
∑ Si

(6.1)

Trong đó : si –cơng suất của phụ tải thứ i trong khu vực.
2.Xác định số lượng máy biến áp trong một trạm biến áp:
Số lượng máy biến áp đặt trong một trạm chủ yếu phụ thuộc vào loại hộ tiêu của phụ tải.
-

Trạm cấp điện cho hộ loại 1 cần đặt 2 máy biến áp;
Trạm cấp điện cho hộ loại 3 cần đạt 1 máy;

Trạm cấp điện cho hộ loại 2 (các xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng,siêu thị v.v..)
thì xác định số lượng máy biến áp như sau:
+ Nếu có đủ số liệu về tổn thất kinh tế do mất điện thì sử dụng công thức (2.3) (Z
= ( a vh +atc ¿ ¿ . K +C . ∆ A + H ¿ ¿để quyết định nên đạt 2 máy hay 1 máy biến áp.
+ Hoặc dùng 1 biến áp cộng với máy phát điện điezen dự phịng.

3.Xác định cơng suất máy biến áp:
*Với bài toán lưới điện (U≥110 kV), các trạm biến áp đều la trạm biến áp trung
gian,ở đó cần biết phụ tải cực đại và cực tiểu để phục vụ cho tính tốn các chế độ
vận hành và điều chỉnh điện áp. Ngoài ra mỗi trạm biến áp đều cấp điện cho một
vùng khấ lớn,ở đó có cả phụ tải loại 1 va loại 3,khó mà cắt phụ tải loại 3 khi xảy ra
sự cố 1 máy biến áp trong trạm 2 máy, Vì thế cơng thức để xác định phụ tải tính
tốn như sau:


-

Đối với trạm 1 máy:
Sđm B ≥ S max

-

Đối với trạm 2 máy:
Sđm B ≥

S max
1,4

Trong đó 1,4 là hệ số phụ tải trong thời hạn quá tải trong phá 5 ngày đêm,mỗi ngày quá
tải không quá 6 giờ.

Công thức (6.1),(6.2) dùng cho các máy sản xuất nội địa cũng dùng cho các máy ngoại
nhập đã nhiệt hóa.Với các máy ngoại nhập chưa nhiệt đới hóa,cần phải hiệu chỉnh nhiệt
độ,nghĩa là phải sử dụng công thức sau:
-

Đối với trạm 1 máy:

Sđm B ≥ Smax

Sđm B ≥

(6.3)

Đối với trạm 2 máy:
Smax
1,4 K hc

(6.4)

Trong đó : K hc - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ,kể đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa nơi chế tạo
và nơi sử dụng máy:
K hc =1−

t 1−t 0
100

Trong đó :
t 1- nhiệt độ nơi sử dụng máy ;
t 0 - nhiệt độ nơi chế tạo máy;

Ví dụ với máy biến áp do Nga chế tạo dùng ở Việt Nam có:
t 0=−50 C (nhiệt độ trung bình tai Matcova):
t 1=+24 0 C (nhiệt độ trung bình tại Hà Nội):
K hc =1−

24−5
=0,81
100

(6.5)


*Với lưới cung cấp điện (U≤ 35kV), chỉ cần tính tốn ở chế độ cực đại,theo cơng suất
tính tốn xác định được trực tiếp từ phụ tải. Mặt khác,lưới cung cấp điện làm nhiệm vụ
cấp điện trực tiếp cho hộ tiêu thụ nên biết chính xác phụ tải nào quan trọng không được
phép cắt điện, phụ tải nào kém quan trọng có thể ngừng cung cấp điện khi sự cố một máy
biến áp để chọn biến áp được hợp lý hơn. Ngoài ra, các biến áp ở lưới cung cấp điện
thường dùng hàng nội địa không cần hiệu chỉnh nhiệt độ.
Công thức chọn công suất biến áp cho trạm 1 va 2 máy như sau:
-

Với trạm 1 máy:
Sđm B =Stt

-

(6.5)

Với trạm 2 máy,cấp cho phụ tải 100% la loại 1:
+ khi 2 máy làm việc : Sđm B ≥

+ khi 1 máy sự cố : Sđm B ≥

-

S tt
2

Stt
1,4

(6.6)
(6.7)

Nhận thấy ,trong trường hợp này kết quả chọn theo (6.7) bao giờ cũng lớn hơn,nên
chỉ cần chọn theo một công thức duy nhất la 6.7.
Với trạm 2 máy cấp cho phụ tải loại 1,trong đó có α % loại 3,khi 2 máy làm việc
bình thường chọn theo (6.6),sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố 1 máy,có cắt phụ
tải loại 3:
S sc S l 1 (1−α %) S tt
(6.8)
=
=
1,4 1,4
1,14
Trong đó : Ssc – cơng suất phải cấp ngay cả khi sự cố 1 biến áp,đó chính là phụ tải
Sđm B ≥

loại 1 không thể cát điện.
4.Xác định chế độ vận hành kinh tế của trạm biến áp :

-

Với trạm biến áp đặt 2 máy,khi biết cả trị số phụ tải mã,min hoặc biết đồ thị phụ
tải ,ta cần xác định chế độ vận hành kinh tế của trạm,nghĩa là vận hành các máy
biến áp sao cho tổn thất điện năng trong trạm là nhỏ nhất.
Trình tự xác định chế độ vận hành kinh tế của trạm như sau:
Xác định S gh- công suất giới hạn để chuyển chế độ vận hành trạm từ 2 máy xuống
1 máy hoặc ngược lại:
2 ∆ P0
(6.9)
∆ PN
Căn cứ vào Smin, Smax hoặc vào trị số các mức công suất trên biểu đồ phụ tải quyết
S gh=S đm B

-

√

định vận hành kinh tế trạm:
+ Với S > S gh => trạm vận hành 2 máy;


+ Với S < S gh => trạm vận hành 1 máy.
5.Lựa chọn đầu phân áp
Đây là bài toán của lưới điện cần lựa chọn được đầu phan áp cho máy biến áp đặt
tại các trạm biến áp trung gian nhằm đảm bảo điện áp vận hành :cực đại,cực tiểu
va sự cố.
Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường ,độ lệch điện áp trên
thanh gáp hạ áp của trạm quy định như sau:
-

-

Trong chế độ phụ tải cực đại:δU max % =+5%
Trong chế độ phụ tải cực tiểu: δU max %=0%
(6/10)
Trong chế độ sự cố :
δU max %=0-5%
Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh thường, độ lệch được áp trên thanh góp hạ áp
của trạm quy định như sau:
Trong chế độ phụ tải cực đại: δU max %≥+2,5%
Trong chế độ phụ tải cực tiểu: δU max %≥+7,5%
(6.11)
Trong chế độ sự cố: δU max %≥+-2,5%
Trình tự chọn đầu phân áp như sau:
Xác định điện áp tính toán của đầu phân áp của máy biến áp ở chế độ cực đại và
cực tiểu :
U ' H max . U H đmB
U yc max

(6.12)

U ' H min . U H đmB
U yc max

(6.13)

U pamax =

U pamin =

Từ đây xác định đầu phân áp trung bình:
U pa tb =

U ' pa max +U pa min
2

(6.14)

Rồi chọn đầu phân áp tiêu chuẩn U patc ,sau đó xác định điện áp thực hiện trên
thanh góp hạ áp ở ba chế độ :cực đại,cực tiểu,sự cố theo công thức sau:
U ' H max .U H đmB
U patc
U ' H min . U H đmB
U pamin =
U patc

(6.15)

U Hmax=

(6.16)


U Hsc=

-

-

-

U ' H sc . U H đmB
U patc

(6.17)

Cuối cùng kiểm tra độ lệch điện áp của thanh các hạ áp trong ba chế độ .Nêu cả ba
chế độ đều thỏa mãn điều kiện (6.10) hoặc (6.11) thì chọn máy biến bình thường
với phân áp tiêu chuẩn đã chọn.Nếu một trong ba chế độ điện áp khơng thỏa mãn
thì phải chọn dùng máy biến áp điều áp dưới tải và tiếp tục chọn ba đầu phân áp
tiêu chuẩn cho ba chế độ vận hành.
Cần lưu ý là máy biến áp điều áp dưới tải đắt gấp khoảng 1,4 lần máy biến áp điều
chỉnh thường, cho nên chỉ khi không chọn được máy biến áp điều chỉnh thường
mới chọn máy biến áp điều áp dưới tải,Cụ thể như sau:
Với phụ tải loại 1(không cho phép cắt điện ): Bất kể yêu cầu điều chỉnh thường
hay khác thường.
Nếu chọn được 1 đầu phân áp cố định thỏa mãn yêu cầu điện áp ở thanh cái hạ áp
cả ba chế độ phụ tải thì chỉ chọn máy biến áp điều chỉnh thường.
Nếu không chọn được máy biến áp điều chỉnh thường,nghĩa là không chọn được
một đầu phân áp cố định thỏa mãn cả ba chế dộ điện áp thì chọn máy biến áp điều
chỉnh lưới điện.
Với phụ tải loại 3(cho phép cắt điện khi cần thiết),bất kỳ yêu cầu điện chỉnh điện
áp thường hay khác thường chỉ chọn máy biến áp điều chỉnh thường.
Nếu chọn được 1 đầu phân áp cố định thỏa mãn cả 3 chế độ điện áp thì tốt nhất
,khi đó mặc dù phụ tải thường xuyên biến động,máy biến áp vẫn làm việc liên
tục,không cần cắt điện để thay đổi nấc điều chỉnh.
Nếu không chọn được 1đầu phân áp cố định thì vẫn dùng máy biến áp thường.khi
đó phải chọn ba đầu phân áp tương ứng với ba chế độ điện áp.
Khi phụ tải thay đổi (cực đại ,cực tiểu,sự cố) thì phải cắt biến ap ra khỏi lưới để

thay đổi nất điều chỉnh,trạm tạm thời ngừng cấp điện trong thời gian vài phút.

6. Chọn công suất biến áp kết hợp với bù cosφ:
Các xí nghiệp cơng nghiệp nếu có cosφ rất thấp(0,5-0,7),chỉ cần hành một thời
gian ngắn (vài tháng ) thì phải bù cosφ theo yêu cầu của điện lực .Nếu như đã chọn
biến áp theo phụ tải tính tốn chưa bù cơng suất phản kháng thì công suất máy sẽ
lớn hơn nhiều so với công suất máy yêu cầu sau khi bù. Điều đó dẫn tới sử dụng
máy kém hiệu quả kinh tế do non tải(làm tăng vốn đầu tư,cosφ thấy,tổn hao không
tải lớn).Ngay từ đầu,với sự khẳng định là thế nào cũng sẽ phải bù,ta nên chọn biến
áp kết hợp với bù cosφ ngay từ đầu ta sẽ chọn được máy biến áp hợp lý.


Trước hết,căn cứ vào công thức (3,8) tatinhs được tổng cơng suất Q cần bù trong
xí nghiệp để nâng cosφ 1lên cosφ 2 .
Qb ∑=P XN .(tg φ1−tg φ2 )

-

Sau đó cơng suất của máy biến áp được chọn theo công thức :
Với trạm 1 máy:
(6.18)
SđmB ≥ √ (PXN )2 +(QXN −Qb )2
Với trạm 2 máy:
SđmB ≥

√(P

XN

)2+(Q XN −Q b ∑)2

1,4

(6.19)

Nếu xí nghiệp (hoặc phân xưởng) có hộ loại 3 ta cũng xét hộ loại ba với việc áp
dụng các công thức tương ứng (6.6) và (6.7).
Bài 6.1
Một khu công nghiệp có phụ tải tính tốn là 42000 kVA.u cầu
lựa chọn biến áp cho trạm biến áp trung gian 110/22kV cấp điện cho
khu công nghiệp. Khu công nghiệp thuộc hộ loại 1.
Giải
Khu công nghiệp thuộc hộ loại 1 nên phải đặt trạm 2 máy biến áp.1. Dùng máy nội địa do
ABB hoặc Công ty Thiết bị điện Đông Anh chế tạo:
SđmB ≥

S tt 42.000
=
=30.000 kVA
1,4
1,4

Chọn dùng máy biến áp 2×31.500 kVA- 110/22 kV
2. Dùng máy nhập từ Nga:
SđmB ≥

S tt
42.000
=37.037 kVA
=
1,4 K hc 1,4 ×0,81

Chọn máy biến áp do Nga chế tạo 2× 40,500 kVA – 110/22 kV

Bài 6.2:


Một huyện thuần nơng gồm 10 xã có mặt bằng địa lý và phụ tải tính tốn cho trên hình
6.1.u cầu:
1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian 110/10 kV cấp điện cho toàn huyện:
2. Lựa chọn số lượng, cơng suất biến áp đặt trong trạm.

Hìn
h 6.1. Mặt bằng địa lý các xã trong huyện và số liệu phụ tải
Giải
Đặt hệ tọa độ xoy trên hình 6.1, xác định được bảng ghi phụ tải và tọa độ các xã trong
huyện.
1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian


Stti kVA
Tên xã
1
1500
2
1200
3
1400
4
1800
5

1250
6
2000
7
1150
8
1450
9
1300
10
1750
Trọng tâm phụ tải toàn huyện M (X,Y):

X=
Y=

x
15
22
30
29
10
21
40
10
18
31

y
42

40
38
30
28
21
21
15
10
12

∑ X i S tti
= 22,7
∑ Stti

∑ Y i Stti
= 25,3
∑ S tti

Vậy vị trí đặt trạm biến áp trung gian 110/10 kV cho huyện là điểm M (22,7;25,3).
Khảo sát thấy vị trí này thuận tiện để xây dựng trạm vì nằm trên bãi đất cao, rộng
và ngay bên cạnh đường liên huyện.
2. Lựa chọn biến áp
Qua số liệu được cung cấp thì đây là huyện thuần nơng, khơng có phụ tải cơng
nghiệp, khơng có rạm bơm lớn nên có thể coi phụ tải huyện là hộ loại 3, tạm thời
chỉ cấp điện bằng một máy biến áp.
Sử dụng máy biến áp 110/10 kV do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo,
không cần xét hiệu chỉnh nhiệt độ.
Phụ tải điện toàn huyện, với hệ số đồng thời K đt = 0,7 là:
S H = K đt ∑ Stti = 0,7 ×14.800 = 10.360 kVA

Vậy chọn dùng máy biến áp 12.500 kVA- 110/10 Kv
Bài 6.3
Nhà máy nhiệt điện gồm 2 tổ máy phát điện 100MW, cos= 0,85, điện áp 10,5 kV. Nhà
máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương 10kV có trị số cực đại là 15 MAV, cực
tiểu 11,25 MVA và phụ tải 110kV, công suất cịn lại sẽ phát lên hệ thống 220kV. Hệ
thống có công suất vô cùng lớn.
Yêu cầu lựa chọn biến áo cho nhà máy.


Giải
1. Chọn công suất máy biến áp
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chọn số lượng máy biến áp là 2.
Chọn sơ đồ đấu dây: sơ đồ bộ máy phát – máy biến áp.
Chọn chủng loại máy: vì hệ thống có cơng suất vơ cùng lớn, để tiện giao lưu công
suất giữ 220 kV và 110 kV sử dụng máy biến áp tự ngẫu.
2. Chọn công suất máy biến áp
Công suất máy biến áp tự ngẫu được chọn theo cơng thức:

1
SđmB = S th
α

(6.20)

Trong đó:
α – hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
α=

U c −U t 220−110
=¿ 0,5

=
220
Uc

Sth - cơng suất thừa, đó chính là lượng cơng suất thốt ra của nhà máy sau khi đã

trừ đi công suất tự dung và công suất phụ của tải địa phương. Để xác định công
suất thừa cần lấy trị số phụ tải địa phương thấp nhất và công suất tự dung cao nhất
ứng với chế độ phát 100% công suất của máy phát:
1
Sth = [ S F - S10,5 min - Std max ]
2
1 2× 100
2× 100
¿ ] = 102,93 MVA
= [
– 11,25 – 6%(
2 0,85
0,85

Chọn dùng máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA – 220/110/10,5 kV.

Bài 6.4
Nhà máy cơ khí nhỏ có Stt = 300 kVA, yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp
của nhà máy.


Giải
1. Chọn số lượng máy biến áp
Nhà máy cơ khí nhỏ chỉ thuộc hộ

loại 2, chỉ nên đặt một máy biến áp
với đường dây cung cấp lộ đơn, nếu
có điều kiện kinh phí thì đặt thêm máy
phát dự phịng có bộ phận tự động đóng
cắt nguồn dự phịng trong khồn thời
gian định trước (hình 6.2).
hình 6.2. Sơ đồ trạm biến áp
dành cho phụ tải loại 2
2. Chọn công suất máy biến áp
Với trạm một máy, công suất biến
áp được chọn như sau:
SđmB ≥ Stt = 300 kVA

Chọn máy biến áp cơng suất 315 kVA.
Bài 6.5
Nhà máy luyện kim có cơng suất 600 kVA. Yêu
cầu lựa chọn máy biến áp 10/0,4 kV cho trạm biến
áp của nhà máy trong hai trường hợp:
100% loại 1 và 40% loại 3.
Giải
1.Chọn số lượng máy biến áp
Nhà máy luyện kim thuộc hộ loại 1, cần đặt 2
2.Chọn công suất máy biến áp
-

Trường hợp 100% phụ tải loại 1.


-

Áp dụng công thức (6.6), (6.7):
SđmB ≥

Stt 600
=
= 300 kVA
2
2

SđmB ≥

S tt
600
=
= 428 kVA
1,4 1,4

Trường hợp này chọn 2 máy biến áp 500 kVA: 2× 500 kVA- 10/0,4 kV.
- Trường hợp nhà máy có 40% phụ tải loại 3
Áp dụng công thức (6.6) và (6.8):
Stt 600
=
= 300 kVA
2
2
SSc 60%S tt 360
=
= 257 kVA
SđmB ≥
=

2
1,4
2
SđmB ≥

Căn cứ vào hai điều kiện trên chọn: 2 × 315 kVA – 10/0,4 kV.
Nhận xét: nếu khảo sát biết được trong phụ tải loại 1 có một số phần trạm nào đó hộ loại
ba, thì khi sự cố biến áp ta nên cắt số phần tram loại ba đi sẽ chọn được công suất biến áp
hợp lý hơn, cụ thể là giảm vốn đầu tư và tang hệ số dẫn tải đến làm giảm tổn hao khơng
tỉa máy biến áp. Cụ thể với bài tốn trên:
Kt=

Stt
600
=
= 0,6
2 SđmB 1000

Nếu cắt 40% phụ tải loại 3, chỉ cần chọn 2 máy 315 kVA, khi đó hệ số tải của máy biến
áp khi hai máy vận hành bình thường là:

Kt=

600
= 0,95
630

Bài 6.6
Một siêu thị 2 tầng, mỗi tầng 750m2, tầng dưới là siêu thị thực phẩm, tầng trên là siêu
thị điện máy và hang gia dụng.Yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp của siêu thị

điện áp 22/0,4 kV.
Giải


Trước hết cần xác định phụ tải điện của siêu thị theo công thức (4.42).Lấy suất phụ tải
với tầng 1 là Po =150 W/m2, tầng 2 là Po =100 W/m2, xác định được phụ tải tính tốn của
siêu thị là:
PST = PT1 +PT2 =150 x 750 + 100 x 750 = 187500 = 187,5 kW.
Lấy cosφ = 0,8, phụ tải tính tốn tồn phần của siêu thị:
SST =

Pst 187,5
=
= 234,375 kVA.
cosφ 0,8

Siêu thị thuộc hộ loại 2 thường được cấp điện bằng trạm biến áp 1 máy và một máy phát
điezeen dự phòng.
Vậy chọn dùng 1 biến áp 250 kVA -22/0,4 kV và một máy phát 250 kVA có aptomat
nối liên động với aptomat của biến áp (xem hình 6.2).
Bài 6.7
Xí nghiệp cơ khí có phụ tải điện 425kW, cosφ =0,6. Yêu cầu chọn một biến áp kết
hợp với đặt tụ bù điện phía thanh cái hạ áp để nâng cosφ lên 0,9.
Giải
Để chọn máy biến áp kết hợp với bù tụ điện để nâng cao cosφ lên 0,9, ta phải vừa chọn
biến áp vừa chọn bộ tụ.
1. Chọn biến áp
Biến áp sẽ được chon j với công suất sau khi đặt bù, nghĩa là với cosφ =0,9. Phụ
tải toàn phần của nhà máy:
Stt =

Ptt
425
=
= 427 kVA.
cosφ
0,9

Chọn dùng một biến áp công suất 500 kVA.
2. Chọn bộ tụ bù
Tổng công suất phản kháng cần bù để nâng cao cosφ từ 0,6 lên 0,9 là:
Qb = Ptt (tgφ 1 – tgφ 2) =425(1,33 – 0,48) = 360 kVAr.
Chọn dùng 8 bộ tụ điện 3 pha của DEA YEONG dung lượng 45 kVAr có các
thong số kỹ thuật cho trong bảng sau:
Loại tụ điện Qb(kVAr)
DLE-4D
45
45K5T

Uđm(v)
440

Iđm(A)
59,1

Số pha
3

Số bộ tụ
8

Nhà máy nhiêt điện gồm 2 tổ máy điện 100MW ,cos α = 0,85, Điện áp 10,5 kV.
Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương 10 kV có trị số cực đại là
15 MVA,cực tiểu 11,25 MVA và phụ tải 110 kV, cơng suất cịn lại sẽ phát lên hệ
thống 220 kV. Hệ thống có cơng suất vô cùng lớn.
Yêu cầu lựa chọn biến áp cho nhà máy.

BÀI 6.8
Một nhà máy cơ khí trung quy mơ gồm 9 phân xưởng có mặt bằng cho trên hình
6.3. Phụ tải tính tốn và đặc tính phụ tải các phân xưởng cho trong bảng kèm theo. Yêu
cầu lựa chọn số lượng, vị trí và cơng suất các trạm biến áp phân xưởng; xác định vị trí
đặt trạm biến áp trung tâm (TBATT) hoặc trạm phân phối trung tâm (TPPTT) của nhà
máy.
Bảng phụ tải tính tốn các phân xưỏng
SỐTT

Tên phân xưởng

SBl kVA COS(p

Loại hộ

Số % phụ
tải loại 3

1

Phân xưởng cơ khí số 1

1380

0,6

1

20%

2

Phân xưởng cơ khí số 2

1050

0,6

1

20%

3

Phân xưởng cơ khí số 3

1300

0,6

1

20%

4

Phân xưởng cơ khí số 4

1200

0,6

1

20%

5

Phân xưởng lắp ráp

1100

0,6

1

30%

6

Phân xưởng nhiệt luyện

1250

0,9

1

0%

7

Phân xưởng SCCK

250

0,6

3

100%

8

Trạm bơm

160

0,8

1

0%

9

Nhà hành chính

125

0,8

2

50%


Hình 6.3.Mặt bằng nhà máy cơ khí trung quy mơ Tỉ lệ 1:2500
Giải
1. Chọn số lượng trạm biến áp phân xưởng
Căn cứ vào vị trí cơng suất tính tốn của các phân xưởng ta sẽ đặt 6 trạm biến áp phân
xưởng:
Trạm 1: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 1
Trạm 2: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 2
Trạm 3: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 3
Trạm 4: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 4, trạm bơm và phân xưởng SCCK
Trạm 5: Cấp điên cho phân xưởng lắp ráp và nhà hành chính
Trạm 6: Cấp điện cho phân xưởng nhiệt luyện.
2. Lựa chọn vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng ( TBAPX)
Vị trí tối ưu đặt TBAPX là trọng tâm phụ tải của phân xưởng
- Với trạm cấp điện cho 1 phân xưởng thì trọng tâm phụ tải chính là tâm hình học của
phân xưởng ( ta coi như phụ tải phân bố đều trong phân xưởng). Tuy nhiên trong phân

xưởng đã đặt đầy máy móc do u cầu thiết kế cơng nghệ, ta phải dịch chuyển vị trí đặt


trạm ra vị trí thuận lợi lân cận trọng tâm phụ tải, đó chính là vị trí đặt kề phân xưởng ở
phía ngồi tường phân xưởng gần tâm hình học phân xưởng nhất ( xem hình 6.4 các trạm
B1, B2, B3, B6)
- Với TBAPX cấp điện cho 2,3 phân xưởng thì vị trí đặt trạm tối ưu là trọng tâm phụ tải
của 2,3 phân xưởng đó. Tuy nhiên vị trí này sẽ nằm ra ngồi khoảng trống, có thể gây cản
trở giao thông hoặc làm mất mỹ quan công nghiệp, vị trí thích hợp trong trường hợp này
là đặt trạm kề với phân xưởng có cơng suất tính tốn lớn nhất dịch gần về phía các phân
xưởng cịn lại ( xem hình 6.4, các trạm B4, B5).
3. Lựa chọn cơng suất máy biến áp trong các TBAPX
- Trạm B1, Vì phân xưởng cơ khí số 1 thuộc hộ loại 1 nên phải đặt 2 máy. Phân xưởng có
20% phụ tải loại 3, trường hợp 1 máy biến áp sự cố ta sẽ cắt 20% loại 3 đi, chỉ còn phải
cấp điện cho 80% phụ tải loại 1. Áp dụng công thức ( 6.6) và (6.8) tính được:
S tt

1380
=
=690 kVA
2
2
S
80 %S tt 0,8×1380
S dmb ≥ sc =
=
=788 kVA
1,4
1,4
1,4

S dmb ≥

Vậy tại trạm B1 đặt 2 máy biến áp 800 kVA.
- Trạm B2. Tương tự trạm B1
-

S tt

1050
=
=525 kVA
2
2
S sc 80 %S tt 0,8×1050
S dmb ≥ =
=
=600 kVA
1,4
1,4
1,4
S dmb ≥

Vậy tại trạm B3 đặt 2 máy biến áp 800 kVA.
- Trạm B4. Trạm này cấp điện cho 3 phân xưởng (phân xưởng cơ khí số 4, trạm
bơm và phân xưởng sửa chữa cơ khí):
S4 = 1200 kVA, cos = 0,6  S4 = 720 + j 960 kVA
SB = 160 kVA, cos = 0,8  SB = 144 + j 96 kVA
Ssch = 250 kVA, cos = 0,6 SSc = 150 + j 200kVA
Phụ tải tính tốn của cả 3 phân xưởng tức là phụ tải của trạm B4
là:

√

2

2

SB4= (720 + 144 + 150) +(960 + 96 + 200) = 1614 kVA.
Khi 1 biến áp sự cố ta sẽ cắt 20% phụ tải loại 3 của phân xưởng cơ khí số 4, cắt
toàn bộ phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Khi đó cơng suất cần cấp là:
Ssc=0,8S4+ SB.
= 0,8 (720 + j 960) + (144 + j96) = 720+ j 864 kVA.
Ssc=

√(7202 +864 2=1125 kVA

Từ các số liệu SB4 và s s c tính được:


S tt 1614
=
=807 kVA
2
2
S
1125
S dmb ≥ sc =
=803 kVA
1,4 1,4
S dmb ≥

Vậy tại trạm B4 đặt 2 máy 850 kVA.
- Trạm B5 : Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và nhà hành chính:
Sb5=S5 + SHC
S5 = 1100 kVA, cos = 0,6 S5 = 660 + J 880 kVA
SHC = 125 kVA, cos = 0,8  SHC = 100 + J 75 kVA
SB5 = S5 + SHC = 760 + j 955 kVA

√

2

√

2

2

760 +995 = 1220 kVA.
SB5 =
Khi một máy biến áp sự cố, ta sẽ cắt 20% phụ tải của phân xưởng lắp ráp và 50%
của nhà hành chính:
Ssc = 0,8S5+ 0 ,5 SHC= 0,8 (660 + j 880) + 0,5 (100 + j 75)
= 678 + j 741,5 kVA
2

678 +741,5 = 1004 kVA
Ssc =
Áp dụng các cơng thức quen thuộc,tínhđược:
1220

S dmb ≥
=610 kVA
2
1004
S dmb ≥
=717 kVA
1,4
Vậy tại trạm B5 đặt 2 máy 800 kVA.
- Trạm B6.Trạm này chỉ cấp điện cho phân xưỏng nhiệt luyện, phân xưởng này
100% loại IF, nghĩa là Ssc = Stt. áp dụng công thức (6.6) và (6.7).
S tt

1250
=625 kVA
2
2
S
1250
S dmb ≥ sc =
=893 kVA
1,4 1,4
S dmb ≥

=

Vậy tại trạm B6 đặt 2 máy biến áp 1000 kVA.
Kết quả chọn máy biến áp cho các TBAPX ghi trong bảng tổng kết sau đây, vị trí
đ ặ t các TBAPX xem hình 6.4.
Bảng kết quả chọn máy biến áp cho các TBAPX

STT Tên phân
xưởng

Stt, kVA

Ssc, kVA

Sdmb, kVA Số máy

Tên trạm


1
2
3
4
7
8
5
9
6

PX cơ khí
số 1
PX cơ khí
số 2
PX cơ khí
số 3
PX cơ khí
số 4

PX
SCCK
Trạm
bơm
PX lắp
ráp
Nhà hành
chính
PX nhiệt
luyện

1380

1104

800

2

B1

1050

840

630

2

B2

1325

1060

800

2

B3

1502

1110

800

2

B5

1220

1004

800

2

B6

1250

1250

1000

2

B6

Hình 6.4.Vị trí đặt các TBAPX trên mặt bằng nhà máy.


4. Vị trí đặt các TBAPX
Về vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng cần lưu ý là vị trí tối ưu đặt các TBAPX là
trọng tâm phụ tải.
- Với trạm cấp điện cho một phân xưởng thì trọng tâm phụ tải chính là trọng tâm hình học
của phân xưởng, tức là nằm giữa phân xưởng. Tuy nhiên trong phân xưởng đã đặt máy
theo thiết kế dây chuyền công nghệ, ta sẽ đặt các tạm kề vào tường phân xưởng gần trọng
tâm phụ tải ( các trạm B1, B2, B3, B6)
- Với các trạm cấp điện 2,3 phân xưởng, tâm phụ tải sẽ nằm trên đường nối trọng tâm
hình học các phân xưởng. Tuy nhiên, để đảm bảo mỹ quan và không ảnh hưởng đến giao
thông, ta cũng đặt kề với phân xưởng có phụ tải lớn nhất dịch về phía các phân xưởng
cịn lại ( trạm B4, B5)
5. Vị trí đặt TBATT ( hoặc TPPTT) của nhà máy
Vị trí tối ưu đạt TBATT ( hoặc TPPTT) của nhà máy là trọng tâm phụ tải của toàn nhà
máy M ( X,Y);
Để xác định M ( X,Y) ta thành lập hệ tọa độ nhóm trên hình 6.4, sau đó xác định tọa độ
của 9 phân xưởng, cuối cùng với các tọa độ của từng phân xưởng và phụ tải tính toán đã

biết của từng phân xưởng xác định được tọa độ của điểm M ( X,Y):
X=

Y=

∑ X i S i = 2 . 1380+5. 1050+8,5 . 1300+.. . =9,6
∑ S i 6538

∑ Y i S i = 3,2. 1380+3,2 .1050+2 .1300+.. . =7,1
∑ Si 6538

Vậy vị trí tối ưu đặt TBATT ( hoặc TPPTT) là M (9,6;7,1)
BÀI 6.9
Trạm biến áp trung gian đặt hai máy biến áp 25.000 kVA – 110/11 kV điều chỉnh điện áp
dưới tải có số đầu phân áp là ±9 x 1,78%. Yêu cầu lựa chọn loại máy và đầu phân áp
cho máy biến áp, biết rằng:
Phụ tải của trạm biến áp thuộc hộ loai 1.
Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường.
Điện áp tại thanh cái hạ áp đã quy đổi về cao áp tương ứng với ba chế độ phụ tải
cực đại, cực tiểu, sự cố là:
U’ H m a x = 115,933 kV; U’ H m i n =
111,411 kV: ' U’ H s c = 113,521
kV.
Giải
Vì trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, việc lựa chọn đầu phân áp máy
biến áp phải đảm bảo tiêu chuẩn quy định (6.10).


U H m a x y c = 10,5 UHđm = 10,5 kV; U H m i n y c =
UHdm = 10 kV;

U H s c y c = UHdm + 1,05 UHdm= 1 0 + 1 5 kV.
Trước hết, căn cứ vào công thức (6.12) và (6.13) xác định điện áp tính tốn của đầu
phân áp ở chế độ cực đại và cực tiểu:
U pa max =

U ' H max . U Hdm 115, 933×11
=
=121 , 454 kV
U H max yc
10 ,5

U pa min =

U ' H min .U Hdm 115, 933×11
=
=122, 552 kV
U H min yc
10 , 5

U pasc=

115 ,521×11
=118, 926 kV
10 ,5

Đầu phân áp tính tốn trung bình:

U patb =

U pamax +U pamn 121, 454+122 ,552

=
=122 ,0 kV
2
2

Chọn đầu phân áp gần nhất là đầu n = 3.
Với n = 3 Upatc = 115 kV + 3 x1,78%. 115=121,141 kV
Với đầu phân áp tiêu chuẩn đã chọn. tính được điện áp thực tại thanh cái
hạ áp trong ba chế độ phụ tải theo (6.15) - (6.17):
U h max =

U ' h max . U hdm 115, 933 .11
=
=10 , 527 kV
U patc
121, 141

U ' h min .U hdm 111 , 411.11
=
=10 , 116kV
U patc
121 ,141
U ' .U
113, 521. 11
U hsc = hsc hdm =
=10 ,308 kV
U patc
121 ,141
Kiểm tra lại các giá trị điện áp trên so với lệch tiêu chuẩn:
U ' −U H

10 , 527−10
δU h max = max
.100=
. 100=5 , 27 % kV
UH
10
U'
−U H
10 ,116−10
δU h min= H min
.100=
. 100=1, 16 % kV
UH
10
U h min=


δU hmsc =

U ' Hsc−U H
10 , 308−10
. 100=
. 100=3 ,08 % kV
UH
10

Nhận thấy:

δU h max ~ δU h max yc =5%
δU h min > δU h max yc =0%

δU hsc =δU hscyc=0−5 %

Nếu khơng u cầu thật chính xác, chấp nhặn điện áp tại thanh cái hạ
áp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn 1,16% so với yêu cầu thì có the chọn máy
biến áp thường với đầu phân áp cố định cho ba chế độ phụ tải: Upatc 121,14 kV, tức là đặt nấc điều chỉnh n = 3.
Nếu yêu cầu chính xác cao phải chọn máy biến áp điều áp dưới tải với
ba nấc điều chỉnh cho ba chế độ phụ tải như sau:
- Chế độ phụ tải cực đại:
n = 3 -> U p a t c = 121.141 kV;
- Chế độ phụ tải cực tiểu:
n = 4 ->UpQtc= 123,19 kV;
- Chế độ sự cố:
n=2-> U p n t c = 119,09 kV.
Tiến hành kiểm tra các đầu phân áp đã chọn:

U h max =

115, 933 . 11
=10,527 kV
121 ,141

δU h max =

U ' max −U H
10 , 527−10
.100=
. 100=5 , 27 % kV
UH
10

~ δU h max yc =5%

111 , 411 x 11
=9 , 948 kV
123 , 19
9 , 948−10
δU h min=
.100=−0 , 52≈δU h min yc=0 %
10
113,521.11
δU hsc =
. 100=10 ,486 kV
119,09
10 , 486−10
δU h max =
.100=4 ,86 %=δU hscyc=0÷5 %
10
Kết luận: Chọn dùng máy biến áp điều áp dưới tải với ba đầu phân áp như trên là thỏa
mãn.
δU h min =

BÀI 6.10
Trạm biến áp 110/10kV cấp điện cho phụ tải loại 3,yêu cầu điều chỉnh điện áp
thường.Điện áp chính xác của các thanh cái hạ áp trạm quy về cao áp tương đối với ba
chế độ phụ tải là:

U

'
H max

=102,53 kV;


U

'

U

'

=104,53 kV;

H min

=98,47 kV

Hsc

Yêu cầu lựa chọn loại máy và đầu phân áp.
Giải:
Vì trạm yêu cầu điều chỉnh áp thường.Việc chọn đầu phân áp máy biến áp phải đảm bảo
tiêu chuẩn quy định(6.11).
δ

U

H max yc

% ¿ +2,5%

→

U

δ

U

H min yc

% ¿ +7,5%

→

U

δ

U

Hscyc

% ¿ -2,5%

→

U

H max yc

H min yc

Hscyc

¿

¿

10,25 kV;

¿

10,75 kV;

9,75 kV.

Trước hết,căn cứ vào công thức (6.11) và (6.13) xác định điện áp tính tốn của các đầu
phân áp tương ứng với ba chế độ phụ tải:

U

102,53.10,5
== 10,25
= 105,03 kV.

pa max

'

U .U
U
H min

U

pamix

=

Hdm

H min yc

102,53.10,5
= 10,75
= 102,1 kV.1

'

U .U
U
Hsc

U

pacs

=

98,47.10,5
9,75
=
= 106,04 kV.

Hdm

Hscyc

Đầu phân áp trung bình:

U

U
patb

pa max +

=

U

2

pa min

= 103,565 kV.

Máy biến áp điều chỉnh thường có 5 đầu phân áp 0, ±2,5% , ±5% .

Nhìn vào trị số của các đầu phân áp nhận thấy,nếu chọn loại máy biến áp 115/10,5kV như
trên(

U

cđm =115 kV

;

U

Hdm=10 , 5 kV

) thì khơng có đầu phân áp nào thõa mãn yêu cầu điều


chỉnh điện áp.Ở trạm này ta cần chọn loại biến áp điều chỉnh thường có điện áp định mức
110/10,5kV.
Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn m= -2

→

U

patc

=104,5 kV.

Kiểm tra đầu phân áp đã chọn cho ba chế độ điện áp:

U

U

H max .

U

=

H max

U

U

'

102,53.10,5
= 104,5
=10,302 kV;

Hdm

patc

'
H min .

U

=

H min

U
U

98,47.10,5
= 104,5
=,503 kV;

Hdm

patc

'

U .U
U
Hsc

U

Hsc

=

98,47.10,5
= 104,5

=9,8942 kV.

Hdm

patc

Kiểm tra lại theo tiêu chuẩn (6.11):
'

δ

U

%=

U .U
U

%=

U .U
U

Hdm

10 ,302−10
= 10
.100 =3,02 %

Hdm

10 ,503−10
= 10
.100 = 5,03 %

H max

H max yc

H max yc

'

δ

U

H min

H min yc

H min yc

'

δ

U

U .U

U
Hsc

Hscyc

%=

Hscyc

Hdm

9 ,894−10
= 10
.100 = -1,06 %

Nhận xét:
δ

U

H max yc

% = 3,02% > +2,5 %

δ

U

H min yc

% =5,03% < +7,5 %

δ

U

H min yc

% = -10,06% > -2,5 %

Chọn máy biến áp điều chỉnh thường với đầu phân áp cố định n= -2 là thỏa mãn.


BÀI 6.11
Trạm biến áp trung gian đặt một biến áp 10.000kVA -115/11kV cấp điện cho hộ loại
3,yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.Điện áp chính xác của thanh cái hạ áp trạm quy về
cao áp ở ba chế độ phụ tải là:

U

'

U

'

U

'

= 112,25 kV;

H max

= 110,75 kV;

H min

Hsc

= 101,37 kV

Yêu cầu lựa chọn đầu phân áp cho máy biến áp.
Giải:
Vì trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp thường, việc chọn đầu phân áp phải thỏa mãn quy
định(6.11):
δ

U

H max yc

% ¿ +2,5%

→

U

δ

U

H min yc

% ¿ +7,5%

→

U

δ

U

Hscyc

% ¿ -2,5%

→

U

H max yc

H min yc

Hscyc

¿

¿

10,25 kV;

¿

10,75 kV;

9,75 kV.

Căn cứ vào của biến áp là 11k,áp dụng cơng thức (6.12),(6.13) tính được:
'

=

U .U
U

=

U .U
U

H max

U

pa max

Hdm

H max yc

112,25.11
= 10,25
= 120,46 kV;

'

H min

U

U

pamix

patb

H min yc

Hdm

110,75.11
= 10,75
= 113,32 kV;

120 , 46+113 ,32
2
=

=116,89 kV.


Máy biến áp thường có có 5 đầu phân áp tức là có các nấc:
n = -2

→

U

pa−2

= 109,25 kV;

n = -1

→

U

pa−1

=112,125 kV;

n=0

U

→

=115 kV;

pa 0

n = +1

→

U

pa 1

=117,875 kV;

n = +2

→

U

pa 2

=120,75 kV.

Chọn đầu phân áp gần nhất

U

pa 2

= 117,875 kV =

U

patc

.

Kiểm tra đầu phân áp đã chọn với 3 chế độ điện áp.

U

U

H max .

U

=

H max

U

U

'

112,25.11
= 117,875

= 10,479kV;

Hdm

patc

'
H min .

U

=

H min

U
U

110,75.11
= 117,875
= 10,335 kV;

Hdm

patc

'

U .U
U

Hsc

U

Hsc

=

101,37.11
= 117,875
= 9,459 kV.

Hdm

patc

Độ lệnh điện áp tại thanh cái hạ áp ứng với 3 chế độ phụ tải:

δ

U

U
H max

δ

H min

U

Hsc

H min −

%=

%=

U

Hdm

U
U

δ

Hdm

U

%=

U

U

U

H max −

Hsc −

U

U
Hsc

Hđm

10 , 479−10
.100= 10
.100 = 4,79 %
10 ,335−10
= 10
.100 = 3,35 %

9 ,459−10
= 10

= - 5,41 %


So sánh tiêu chuẩn (6.11).

U

H max

% = 4,79 % > +2,5%

U

H min

% = 3,35 % < + 7,5%

U

Hsc

% = -5,41 % < -2,5%

→

→

→

đạt yêu cầu
đạt yêu cầu
không đạt yêu cầu

Ở chế độ sự cố phải chọn n= -1, nghĩa là chọn đầu phân áp:

U

patc

= 112,125 kV.Khi đó:
'

U .U
U
Hsc

U

Hsc

=

Hdm

patc

U
δ

U

Hsc

%=

101,37.11
= 112,125
= 9,944 kV

Hsc −

U

U

Hđm

Hdm

9, 944−10
= 10
.100 = -0,56% > -2,5%.

Kết luận: Qua tính tốn ta quyết định chọn đầu phân áp cho máy biến áp như sau:
-Trong chế độ cực đại, cực tiểu chọn chung 1 đầu phân áp 117,875kV.
-Trong chế độ sự cố chọn đầu phân áp 112,125kV.
Vẫn sử dụng máy biến áp điều chỉnh thường, khi chuyển nấc sẽ cắt tải(vì hộ loại 3 cho
phép cắt điện khi cần thiết).