THIẾT KẾ TRẠM BIẾN áp 220 110 22kv VÀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV VÀ
BẢO VỆ CHỐNG SÉT
GVHD
SVTH
MSSV

: TS. NGUYỄN NHẬT NAM
: ĐINH TRẦN PHÚC ĐẠT
: 411BK040


NỘI DUNG

Phần 1: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV

Phần 2: BẢO VỆ CHỐNG SÉT

2


PHẦN 1
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV


HỆ THỐNG

• Cấp điện áp: 220kV
• Dịng ngắn mạch: 8kA
• Hai đường dây dài: 70km
PHỤ TẢI CỦA TRẠM BIẾN ÁP

1.

Cấp 110kV

2.

Cấp 22kV

Công suất: 39MVA

Công suất: 24MVA

Hệ số công suất: 0,8

Hệ số công suất: 0,8

Số đường dây: 4

Số đường dây: 6

Đồ thị phụ tải:

Đồ thị phụ tải:

3.

Cấp 220 kV

 Thời gian sử dụng công suất cực đại và tổn thất công suất cực đại
Điện áp
Thông số
Tmax (giờ/năm)
 max (giờ/năm)

220kV

110kV

22kV

7227

6971,5

7592

6059

5694

6679,5


SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP

Phương án 1: 4 máy biến áp 2 cuộn dây,
giảm dần từ điện áp cao xuống điện áp thấp

Phương án 3: Hai máy biến áp
3 pha 3 cuộn dây

Phương án 2: Hai máy biến áp từ ngẫu

Phương án 4: 4 máy biến áp
2 cuộn dây, tách riêng cấp
điện áp

Chọn phương án 2 để tính toán

Phương án 5: Máy biến áp tự ngẫu
và MBA 2 cuộn dây, tách riêng cấp
điện áp


CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
Phương án 2: Máy biến áp từ ngẫu
UN%

U(kV)

SđmB
MVA

Cao

Trung

Hạ

C/T

C/H

63

230

121

38,5

11

35

i%
0,5

ΔPN (kW)
C/T

C/H

T/H

400

220

240

Tổn thất điện năng trong máy biến áp:
ΔA = 1949,1MWh/năm

T/H
22
ΔP0(kW)
45


SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

Phương án 2: Sơ đồ dùng máy biến áp từ ngẫu


TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch

IN

Ixk

(kA)

(kA)

N1

4,36

11,111

N2

2,39

6,084

N3

4,078

10,381

Điểm ngắn mạch


CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN
1. Chọn khí cụ điện đóng – mở
a. Cấp 220 kV:
Uđm (kV)

Iđm (A)

Icắt.đm (kA)

Ilđđ (kA)

Inh /tnh (kA/s)

Máy cắt

220

1250

40

100 / 2

40/3

Dao cách ly

220

630

 

100

40/3

Uđm (kV)

Iđm (A)

Icắt.đm (kA)

Ilđđ (kA)

Inh /tnh (kA/s)

Máy cắt

110

1250

40

50

50/3

Dao cách ly

110

630

80

31,5/4

Uđm (kV)

Iđm (A)

Icắt.đm (kA)

Ilđđ (kA)

Inh /tnh (kA/s)

24

1250

16

40

25/1

Thiết bị

b. Cấp 110 kV:
Thiết bị

c. Cấp 22 kV:
Thiết bị

Tủ hợp bộ


CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN
2.

Chọn máy biến dịng BI:
a. Cấp 220kV:
Iđm (A)

Uđm

Z2đm

(kV)

Sơ cấp

Thứ cấp

Cấp chính xác
cuộn dây

220

500

5

0,5/10p

1,2

Z2đm

1,2

(Ω)

Ilđđ (kA)
25

Inh /tnh
(kA/s)
9,8/3

b. Cấp 110kV:
Iđm (A)

Uđm
(kV)

Sơ cấp

Thứ cấp

Cấp chính xác
cuộn dây

110

600

5

0,5/10p/10p

(Ω)

Ilđđ (kA)
126

Inh /tnh
(kA/s)
26/3


CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN
3.

Chọn máy biến áp BU:
a. Cấp 220kV:
Uđm1(kV)
220 / 3

Uđm2(V)

Cấp chính xác

Cơng xuất

định mức (VA)

100 / 3

1

100

Uđm2 (V)

Cấp chính xác

Cơng xuất
định mức (VA)

1

100

b. Cấp 110kV:

Uđm1(kV)
110 / 3

100 / 3


CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN
4.

5.

Chọn chống sét van:
Cấp điện áp (kV)

Điện áp định mức (kV)

220

220

110

110

22

35

Chọn dây dẫn:
Cấp điện áp

Thanh góp và dây dẫn

220kV

Dây nhôm AC – 300/204

110kV

Dây nhôm AC – 240/32 và AC 150/19

22kV

Cáp đồng 1 lõi F = 300 mm2 và cáp đồng 3 lõi F = 150 mm2


TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP
1.

2.

Chọn Máy biến áp tự dùng:
Sđm

Uđm

ΔP0

ΔPN

UN

(kVA)

(kV)

(W)

(W)

(%)

560

22/0,4

1900

8300

5,5

i%
1,7

Chọn khí cụ điện trong phần tự dùng:
a. Chọn cáp từ thanh góp 22kV đến máy biến áp tự dùng:
Tiết diện lõi

Dòng điện cho phép

Cấp điện áp

(mm2)

(A)

(kV)

25

110

22


TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP
b. Chọn cáp từ máy biến áp tự dùng đến thanh góp 400V:
Tiết diện lõi
(mm2)

Dịng điện cho phép
(A)

Cấp điện áp
(kV)

240

880

0,4

c. Chọn Áptomat từ MBA đến thanh góp 0,4 kV:
Iđm (A)

Uđm (V)

ICđm (kA)

1000

660

40

d. Chọn thanh góp 0,4 kV:
Kích thước
Tiết diện một thanh Dịng điện cho phép
thanh dẫn (mm)
(mm2)
1 thanh (A)
50 x 5

250

860


PHẦN 2
THIẾT KẾ CHỐNG SÉT TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV
NỘI DUNG
THIẾT KẾ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP
CHO TRẠM BIẾN ÁP NGOÀI TRỜI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT
TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CHO
ĐƯỜNG DÂY

BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP DO SÓNG TRUYỀN
VÀO TRẠM


THIẾT KẾ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP

DÂY CHỐNG SÉT

TRẠM BIẾN ÁP

KIM THU SÉT


THIẾT KẾ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP
1. Bảo vệ khu vực trạm 220kV:
Các độ cao cần bảo vệ:
 Đường dây vượt cao 16m
 Xà đỡ thanh góp cao 10,5m
Dây thu sét cao 20m
Kim thu sét cao 21m
2. Bảo vệ khu vực trạm 110kV:
Các độ cao cần bảo vệ:
 Đường dây vượt cao 11m
 Xà đỡ thanh góp cao 8m
Dây thu sét cao 16m
Kim thu sét cao 17m
3. Bảo vệ khu vực Máy biến áp:
Máy biến áp từ ngẫu cao 6m
4. Chọn ăng - ten:
Chọn ăng – ten cao 30m để bảo vệ nhà điều hành cao 6m

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT

Có 3 loại nối đất chính:

NỐI ĐẤT LÀM VIỆC

NỐI ĐẤT AN TỒN

NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT


THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT
Điện trở nối đất tự nhiên: 0,25Ω

Điện trở nối đất nhân tạo: 0,375Ω

Điện trở nối đất hệ thống: 0,15Ω

Điện áp giáng trên tổng trở xung: 240kV


CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY
Suất cắt điện khi sét đánh vào đỉnh cột: 4,265 (lần/năm)

Suất cắt điện của đường dây khi sét đánh vào giữa khoảng vượt:
0,098 (lần/năm)

Suất cắt điện đường dây khi sét đánh vòng qua DCS vào dây dẫn:

0,19 (lần/năm)

Suất cắt điện tổng của đường dây do sét gây ra: 4,553 (lần/năm)


BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP DO SÓNG TRUYỀN VÀO TRẠM
Trường hợp vận hành nguy hiểm nhất của trạm là máy cắt phân đoạn mở

Các nút cần xác định điện áp:
• Nút 1: Nơi đặt dao cách li đầu đường dây
• Nút 2: Thanh cái của trạm
• Nút 3: Nơi đặt MBA
• Nút 4: Nơi đặt BU

Sơ đồ mặt bằng trạng thái vận hành nguy hiểm


BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP DO SÓNG TRUYỀN VÀO TRẠM
Biểu thức của dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm:
555,56t
U (t )  
660kV

khi

t 

khi

t 

đs

đs



đs

 1,188s

Giá trị điện áp lớn nhất tại các nút:
U
 342,779kV
1max
U
 321,7037kV
2 max
U
 484,8347kV
3 max
U
 294,396kV
4 max

Giá trị dòng điện lớn nhất qua chống sét van:

Thời điểm chống sét van phóng điện:

Điện áp xác lập: 225 kV

I

4 max

t  1,26s

 2,8038kA


Cám Ơn Thầy Cô Và Các
Bạn Đã Lắng Nghe !