Thiết kế trạm biến áp - Chương I: Tổng quan – cân bằng công suất

Nội dung text: Thiết kế trạm biến áp - Chương I: Tổng quan – cân bằng công suất

1. Thiết kế trạm BIẾN ÁP CHƯƠNG I : TỔNG QUAN – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I. KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP II. NỘI DUNG THIẾT KẾ 1. Số liệu thiết kế a. Hệ thống Trạm biến áp được nối với hệ thống bằng hai đường dây dài: Km Công suất hệ thống Cos Điện kháng Điện áp : b. Phụ tải 110 KV Smax = Cos Số đường dây : Phụ tải loại Đồ thị phụ tải c. Phụ tải 22 KV Smax = Cos Số đường dây : Phụ tải loại Đồ thị phụ tải 2. Bảng cân bằng công suất toàn trạm Giờ Cấp 110 kV Cấp 22 kV Toàn trạm Toàn trạm (MVA) (MVA) (MVA) (%) 3. Đồ thị phụ tải toàn trạm Từ bảng cân bằng công suất toàn trạm trên ta vẽ được đồ thị phụ tải toàn trạm như sau :
2. CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ CẤU TRÚC I. TỔNG QUÁT II. CHỌN SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP  Chọn hai máy biến áp hợp lý nhất. III. DẠNG CẤU TRÚC CỦA TRẠM 1. Phương án 1 Vì cấp điện áp cao, trung đều có tính nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu sẽ có nhiều ưu điểm so với máy biến áp ba cuộn dây. 2. Phương án 2 Sơ đồ cấu trúc cho thấy khi sử dụng nhiều máy biến áp tự ngẫu nhưng sự liên quan giữa hệ thống và các cấp điện áp tương đối chặt chẽ. 3. Phương án 3 Trạm tương tự như hai trạm biến áp ghép lại các máy biến áp đều nhận điện cung cấp của hệ thống nên giá thành có thể cao do phải lắp đặt các khí cụ phần cao áp.
3. CHƯƠNG III : CHỌN MÁY BIẾN ÁP – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG I. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 1. Quá tải sự cố Đó là quá tải cho phép máy biến áp làm việc trong điều kiện sự cố mà không gây hư hỏng chúng . 2. Quá tải bình thường Là chế độ làm việc xét trong thời gian nào đó, trong đó có khoảng thời gian máy biến áp làm việc quá tải và khoảng thời gian còn lại máy biến áp làm việc non tải. II. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHÍNH CHO CÁC PHƯƠNG ÁN Trong điều kiện sự cố cho phép máy biến áp không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát, có thể làm việc trong thời gian năm ngày đêm theo đồ thị phụ tải hai bậc, với phụ tải bậc một khong quá 0,93 và phụ tải bậc hai đạt đến 1,4 công suất nhưng thời gian bậc hai không quá sáu giờ . Điều kiện chọn máy là quá tải sự cố : kqtsc. Sđm ≥ Smax Với kqtsc = 1,4 Sđm : công suất định mức máy biến áp Smax : công suất cực đại tải qua máy biến áp 1. Chọn máy biến áp cho phương án 1 Sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu làm hai máy biến áp chính : Theo đồ thị phụ tải cuộn hạ : SBAHmax = Theo đồ thị phụ tải cuộn trung : SBATmax = Theo đồ thị phụ tải cuộn cao : SBAHmax = SBAHmax + SBATmax = Vì ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu nên ta phải xét đến hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu ở cuộn hạ : Ta so sánh : Nghĩa là so sánh : Vậy cuộn cao mang tải nặng nhất: chọn công suất máy biến áp theo cuộn cao : 1,4 . Sđm ≥  Sđm ≥ Vậy ta chọn máy biến áp có thông số sau : Công suất Đ iện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) Dòng (MVA) Cao Trung Hạ Không Ngắn mạch không tải C-T C-H T-H tải Giá tiền : 2. Chọn máy biến áp cho phương án 2 - Chọn máy biến áp tự ngẫu cho phụ tải cấp 220 KV : 1,4 . Sđm ≥
4.  Sđm ≥ Vậy ta chọn hai máy biến áp tự ngẫu giống như phương án 1. - Chọn máy biến áp hai cuộn dây cho phụ tải cấp 22 KV : 1,4 . Sđm ≥  Sđm ≥ Bảng thông số máy biến áp được chọn : Công suất Điện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) Dòng không (MVA) Cao áp Hạ áp Không tải Ngắn mạch tải Giá tiền máy biến áp : 3. Chọn máy biến áp cho phương án 3 - Chọn máy biến áp tự ngẫu cấp 220/110 KV : 1,4 . Sđm ≥  Sđm ≥ Chọn máy biến áp có thông số sau : Công suất Đ iện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) Dòng (MVA) Cao Trung Hạ Không Ngắn mạch không tải C-T C-H T-H tải Giá tiền máy biến áp : - Chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây 220/22 KV : 1,4 . Sđm ≥  Sđm ≥ Chọn máy biến áp có thông số sau : Công suất Điện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) Dòng không (MVA) Cao áp Hạ áp Không tải Ngắn mạch tải Giá tiền máy biến áp : III. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1. Tính tổn thất theo phương án 1 A = Với PNC, PNT, PNH : là tổn thất ngắn mạch cao trung hạ của máy biến áp tự ngẫu : PNC = PNT = PNH = Với : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Vậy : A = 2. Tính tổn thất theo phương án 2 - Tổn thất máy biến tự ngẫu : A1 = - Tổn thất trên máy biến áp hai cuộn dây : A2 =
5. Vậy tổng tổn thất theo phương án 2 là : A = A1 +A2 = 3. Tính tổn thất theo phương án 3 - Tổn thất máy biến áp tự ngẫu : A1 = A2 = Vậy tổng tổn thất theo phương án 3 là: A = A1 +A2 = Ta có bảng tổng kết sau : Phương án Tổn thất (MVA) Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH – CHỌN MÁY CẮT I. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 1. Xác định các đại lượng tính toán trong hệ tương đối cơ bản a. Chọn đại lượng cơ bản - Công suất cơ bản : Scb = - Điện áp cơ bản : Ucb1 = Ucb2 = Ucb3 = - Dòng điện cơ bản : Icb1 = Icb2 = Icb3 = b. Tính điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản * Máy biến áp : - Máy biến áp hai cuộn dây : xBA = Với UN% : điện áp ngắn mạch phần trăm của máy biến áp - Máy biến áp tự ngẫu : xBAC = xBAT = xBAH = * Điện kháng đường dây: xd = x0 = : điện kháng của 1 km l: chiều dài dây dẫn( km) * Điện kháng hệ thống : xHT(*) = 2. Tính ngắn mạch theo từng phương án a. Phương án 1
6. - Điện kháng hệ thống : x1 = - Điện kháng đường dây : x2 = - Điện kháng cuộn cao máy biến áp tự ngẫu : x4 = - Điện kháng cuộn trung máy biến áp tự ngẫu : x6 = - Điện kháng cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu : x8 = * Tính ngắn mạch tại N1 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn1 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : " I N1 = - Dòng điện xung kích : Ixk = * Tính ngắn mạch tại N2 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn2 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : " I N2 = - Dòng điện xung kích : Ixk = * Tính ngắn mạch tại N3 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn3 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : " I N3 = - Dòng điện xung kích : Ixk = b. Phương án 2 - Điện kháng hệ thống : x1 = - Điện kháng đường dây : x2 = - Điện kháng máy biến áp tự ngẫu : x4 = - Điện kháng máy biến áp hai cuộn dây : xBA =
7. * Tính ngắn mạch tại N1 Tương tự phương án 1 " I N1 = Ixk = * Tính ngắn mạch tại N2 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn2 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : " I N2 = - Dòng điện xung kích : Ixk = * Tính ngắn mạch tại N3 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn3 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : " I N3 = - Dòng điện xung kích : Ixk = c. Phương án 3 - Điện kháng hệ thống : x1 = - Điện kháng đường dây : x2 = - Điện kháng máy biến áp tự ngẫu : x4 = - Điện kháng máy biến áp hai cuộn dây : xBA = * Tính ngắn mạch tại N1 Tương tự phương án 1 " I N1 = Ixk = * Tính ngắn mạch tại N2 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn2 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : xn2 = - Dòng điện xung kích : Ixk = * Tính ngắn mạch tại N3 - Điện kháng tính điểm ngắn mạch : xn3 = - Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ : " I N3 = - Dòng điện xung kích : Ixk = Từ những bước tính toán trên ta tổng hợp được bảng sau:
8. Điểm tính NM Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 " N1 I N1 Ixk1 " N2 I N2 Ixk2 " N3 I N3 Ixk3 II. CHỌN MÁY CẮT * Điều kiện chọn máy cắt : - Điện áp : U đm MC ≥ UHT - Dòng điện : Iđm MC ≥ Icb Với Icb : là dòng điện cưỡng bức - Chọn dòng điện cắt định mức : " ICđm ≥ I N " Với I N : là dòng điện ngắn mạch - Kiểm tra ổn định nhiệt điện động : Ilđđ ≥ Ixk Với Ixk : dòng điện xung kích - Kiểm tra ổn định nhiệt : 2 I nh.tnh ≥ BN Với BN : là xung nhiệt được tính gần đúng bằng biểu thức "2 BN = I N.tnm ; tnm = : thời gian ngắn mạch Khi máy cắt có Iđm MC ≥ A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt Với cấp điện áp cao, ở mỗi cấp điện áp chọn một loại máy cắt để thuận tiện khi lắp đặt quản lý vận hành. 1. Chọn máy cắt 220 KV a. Phương án 1 - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Điều kiện : U đm MC ≥ Iđm MC ≥ IC đm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ Giá MC (KV) (KA) (KA) (KA) (USD)
9. Số lượng : b. Phương án 2 và phương án 3 : chọn máy cắt giống như phương án 1 : số lượng máy. 2. Chọn máy cắt 110 KV a. Phương án 1 - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Điều kiện : U đm MC ≥ Iđm MC ≥ ICđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ Giá MC (KV) (KA) (KA) (KA) (USD) Số lượng : Thỏa điều kiện b. Phương án 2 - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Điều kiện : U đm MC ≥ Iđm MC ≥ ICđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ Giá MC (KV) (KA) (KA) (KA) (USD) Số lượng : c. Phương án 3 - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức :
10. Icb = - Điều kiện : U đm MC ≥ Iđm MC ≥ ICđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ Giá MC (KV) (KA) (KA) (KA) (USD) Số lượng : Thỏa điều kiện 3. Chọn máy cắt 22 KV a. Phương án 1 - Dòng điện ngắn mạch : " I N1 = - Dòng điện xung kích : Ixk = - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Điều kiện : U đm MC ≥ Iđm MC ≥ ICđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ MC (KV) (KA) (KA) (KA) b. Phương án 2 - Dòng điện ngắn mạch : " I N2 = - Dòng điện xung kích : Ixk = - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Điều kiện :
11. U đm MC ≥ Iđm MC ≥ ICđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ MC (KV) (KA) (KA) (KA) c. Phương án 3 - Dòng điện ngắn mạch : " I N3 = - Dòng điện xung kích : Ixk = - Xung nhiệt tính gần đúng : BN = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Điều kiện : U đm MC ≥ Iđm MC ≥ ICđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ các điều kiện trên ta chọn máy cắt SF_ của hãng SIEMEN có các thông số : Loại Uđm Iđm IC đm Ilđđ MC (KV) (KA) (KA) (KA) CHƯƠNG V : CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP I. KHÁI NIỆM II. CÁC SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 1. Cấp điện áp 220 KV - Phương án 1 và 2 - Phương án 3 2. Cấp điện áp 110 KV 3. Cấp điện áp 22 KV CHƯƠNG VI : TÍNH KINH TẾ – CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I. KHÁI NIỆM II. TÍNH KINH TẾ Tổng chi phí của phương án được tính theo công thức sau : C = ( ađm + akh ). V + . A
12. Trong đó : ađm = : hệ số định mức của hiệu quả kinh tế akh = : hệ số khấu hao về vốn đầu tư  : giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện  = A : tổng tổn thất trong thiết bị V : vốn đầu tư của phương án Vốn đầu tư của phương án được tính như sau : V = VBA + VTBPP - VBA : là vốn đầu tư mua máy biến áp VBA = vBA. kB Trong đó : vBA : tiền mua máy biến áp kB : hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp biến áp - VTBPP : vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối VTBPP = ni. vTBPP Trong đó : ni : số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp vTBPP : giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối. Ở đây chủ yếu là tiền mua máy cắt ( vì số tiền mua dao cách ly nhỏ hơn nhiều so với tiền mua máy cắt nên có thể bỏ qua ). Vì sơ đồ nối điện cấp 22 KV trong tất cả các phương án đều giống nhau nên khi tính toán để so sánh ta không cần tính vào. III. TÍNH CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 1. Phương án 1 - Vốn đầu tư mua máy biến áp : Chọn hệ số kB = VBA = - Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối : VTBPP = - Tổng vốn đầu tư ban đầu : V = - Tổng chi phí tính cho phương án 1 : C1 = 2. Phương án 2 - Vốn đầu tư mua máy biến áp : Chọn hệ số kB1 = , kB2 = VBA = - Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối : VTBPP = - Tổng vốn đầu tư ban đầu : V = - Tổng chi phí tính cho phương án 2 : C2 = 3. Phương án 3 - Vốn đầu tư mua máy biến áp : Chọn hệ số kB =
13. VBA = - Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối : VTBPP = - Tổng vốn đầu tư ban đầu : V = - Tổng chi phí tính cho phương án 3 : C3 = Ta có bảng tổng kết cho từng phương án sau : Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 (USD) (USD) (USD) IV. QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1. Về phương diện kinh tế So sánh tổng chi phí từng phương án ta thấy phương án ??? có chi phí thấp nhất. 2. Về phương diện kỹ thuật CHƯƠNG VII : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN I. CHỌN THANH GÓP * Điều kiện để chọn thanh góp mềm : - Thiết diện được chọn theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức : ' I cp ≥ Ilvcb ' Với I cp là dòng cho phép làm việc lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường . ' I cp = Trong đó : 0 : nhiệt độ lâu cho phép ( ) đm : nhiệt độ định mức ( ) xq : nhiệt độ môi trường xung quanh ( )  Ta tính được k = - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Schọn ≥ Trong đó : BN :xung nhiệt C : tỷ nhiệt của vật liệu làm dây dẫn - Kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq ≥ Uđm Với Uvq điện áp giới hạn phát sinh vầng quang. + Nếu ba pha được bố trí trên đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = Trong đó : m : là hệ số xù xì của bề mặt dây dẫn. Đối với dây dẫn một sợi, thanh dẫn để lâu trong không khí m = và đối với dây nhiều sợi xoắn m = r : bán kính ngoài dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các trụ dây dẫn (cm)
14. + Nếu ba pha được bố trí trong mặt phẳng ngang thì : Uvq pha giữa = Uvq pha bên = 1. Chọn thanh góp 220 KV - Dòng điện cưỡng bức được tính khi có một máy biến áp bị sự cố, máy còn lại làm việc trong điều kiện cưỡng bức : Icb = Chọn thanh góp trong điều kiện phát nóng lâu dài : k.Icp ≥ Icb  Icp ≥ Chọn thanh góp là dây nhôm AC lõi thép có các thông số sau : Tiết diện Tiết diện Tiết diện Đường kính Đường kính Icp chuẩn nhôm thép dây dẫn lõi thép (A) (mm2) (mm2) (mm2) (mm) (mm) - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Smin =  Schọn - Kiểm tra điều kiện vầng quang : Chọn m = r = a = Uvq = Với ba thanh góp đặt trong mặt phẳng ngang thì : Uvq pha giữa = Uvq pha bên = 2. Chọn thanh góp 110 KV - Dòng điện cưỡng bức được tính khi có một máy biến áp bị sự cố, máy còn lại làm việc trong điều kiện cưỡng bức : Icb = Chọn thanh góp trong điều kiện phát nóng lâu dài : k.Icp ≥ Icb  Icp ≥ Chọn thanh góp là dây nhôm AC lõi thép có các thông số sau : Tiết diện Tiết diện Tiết diện Đường kính Đường kính Icp chuẩn nhôm thép dây dẫn lõi thép (A) (mm2) (mm2) (mm2) (mm) (mm) - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Smin =
15.  Schọn - Kiểm tra điều kiện vầng quang : Chọn m = r = a = Uvq = Với ba thanh góp đặt trong mặt phẳng ngang thì : Uvq pha giữa = Uvq pha bên = Chọn thanh góp có thông số như trên yêu cầu. 3.Chọn thanh góp 22 KV Chọn thanh góp cứng . - Dòng điện cưỡng bức : Icb = Chọn thanh góp trong điều kiện phát nóng lâu dài : k.Icp ≥ Icb  Icp ≥ Chọn thanh góp cứng bằng có các thông số sau : Kích thướt thanh dẫn Tiết diện Icp (mm) (mm2) (KA) - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Smin =  Schọn - Kiểm tra điều kiện ổn định lực điện động cho pha giữa : F1 = Trong đó : l : khoảng cách giữa hai sứ liền nhau trong một pha a : khoảng cách giữa hai pha Im : dòng xung kích Im = Tra bảng : a = l =  F1 = Moment : M = Wy = tt = < cp =
16. Vì thanh dẫn bằng nên cp = - Kiểm tra ổn định điện động khi xét đến dao động : r = Trong đó : l : độ dài thanh dẫn giữa hai khe hở E : modul đàn hồi của vật dẫn thanh dẫn (Kg/cm2) Đối với thanh dẫn E = (Kg/cm2)  : khối lượng riêng thanh dẫn Đối với thanh dẫn  = (g/cm2) J : moment quán tính thanh dẫnvới trục thẳng đứng làm phương uốn J = Vậy : r = Giá trị nằm khoảng ( ) và ( ) Hz Thanh dẫn đã chọn trên yêu cầu. II. CHỌN DÂY DẪN TRÊN KHÔNG Chọn dây dẫn trên không theo điều kiện sau. - Chọn dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế : Ikt = Trong đó : Ibt : dòng điện bình thường jkt : mật độ dòng kinh tế - Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài : k.Icp ≥ Icb Trong đó : k : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ( k = ) Icb : dòng điện cưỡng bức (A) - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Schọn ≥ Smin Với Smin = - Kiểm tra điều kiện vầng quang Uvq ≥ UđmHT 1. Chọn dây dẫn từ thanh góp 220 KV đến máy biến áp - Do khoảng cách từ thanh góp 220 KV đến máy biến áp ngắn nên ta chọn dây dẫn giống như thanh góp để đơn giản trong việc thiết kế và lắp đặt. - Tương tự đối với dây dẫn từ máy biến áp vế thanh góp 110 KV ta cũng chọn giống thanh góp 220 KV. 2. Chọn dây dẫn cho cấp điện áp 220 KV từ hệ thống về thanh góp - Dòng điện bình thường : Ibt = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Thời gian sử dụng công suất cực đại : Tmax = Chọn dây dẫn là dây nhôm AC tra sổ tay ta được jkt = - Chọn tiết diện dây dẫn : S = Chọn dây dẫn có thông số sau :
17. Tiết diện Tiết diện Tiết diện Đường kính Đường kính Icp chuẩn nhôm thép dây dẫn lõi thép (A) (mm2) (mm2) (mm2) (mm) (mm) - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : ' I cp = k.Icp = Icb = - Kiểm tra ổn định nhiệt : Ta có xung nhiệt BN = Dây dẫn là dây nhôm nên C = 79 Smin =  Schọn - Kiểm tra điều kiện vầng quang : Tra bảng được a = Chọn m = r =  Uvq = Uvq pha giữa = Uvq pha bên = Vậy dây dẫn như trên yêu cầu. 3. Chọn dây dẫn cấp điện áp 110 KV từ thanh góp cung cấp cho phụ tải - Dòng điện bình thường : Ibt = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Thời gian sử dụng công suất cực đại : Tmax = Chọn dây dẫn là dây nhôm AC tra sổ tay ta được jkt = - Chọn tiết diện dây dẫn : S = Chọn dây dẫn có thông số sau : Tiết diện Tiết diện Tiết diện Đường kính Đường kính Icp chuẩn nhôm thép dây dẫn lõi thép (A) (mm2) (mm2) (mm2) (mm) (mm) - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : ' I cp = k.Icp = Icb = - Kiểm tra ổn định nhiệt : Ta có xung nhiệt BN = Dây dẫn là dây nhôm nên C = 79 Smin =  Schọn - Kiểm tra điều kiện vầng quang : Tra bảng được a =
18. Chọn m = r =  Uvq = Uvq pha giữa = Uvq pha bên = Vậy dây dẫn như trên yêu cầu. 4. Chọn cáp cấp điện áp 22 KV Chọn cáp theo điều kiện sau : - Chọn loại cáp. - Điện áp định mức : UđmC ≥ U đm HT - Chọn tiết diện theo điều kiện kinh tế : S = - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : k1.k2.Icp ≥ Ibt Trong đó : k1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt gần nhau - Kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức : 1,3.k1.k2.Icp ≥ Icp = - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Schọn ≥ Smin Với Smin = a. Chọn cáp từ máy biến áp đến thanh góp 22 KV - Chọn loại cáp đặt trong hầm cáp. - Dòng điện bình thường : Ibt = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Chọn thiết diện cáp : Chọn cáp ngầm thiết diện bằng đồng có Icp = vỏ cách điện bằng giấy dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì hay nhôm đặt trong đất. Chọn sơ bộ số sợi cáp : n = Chọn số sợi cáp n = sợi. - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : + Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ : k1 = + Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt gần nhau : k2 =  k1.k2.Icp = - Kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức : 1,3.k1.k2.Icp = - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Vì chọn cáp bằng nên C = Xung nhiệt tính được ở trên BN = Smin =  Schọn
19. Vậy chọn cáp như trên yêu cầu. b. Chọn cáp ngầm từ thanh góp 22 KV đến phụ tải * Đối với phụ tải loại 1 : - Chọn loại cáp đặt trong hầm cáp. - Dòng điện bình thường : Ibt = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = - Thời gian sử dụng công suất cực đại : Tmax = Chọn cáp ngầm bằng đồng vỏ cách điện bằng giấy dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì hay nhôm đặt trong đất.  jkt = - Chọn thiết diện : S = Chọn cáp có các thông số : Thiết diện S = Icp = - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : + Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ : k1 = + Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt gần nhau : k2 =  k1.k2.Icp = - Kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức : 1,3.k1.k2.Icp = - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Vì chọn cáp bằng nên C = Xung nhiệt tính được ở trên BN = Smin =  Schọn Vậy chọn cáp như trên yêu cầu. * Đối với phụ tải loại 3 Vì phụ tải loại 3 không có dòng cưỡng bức nên không cần kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức . - Dòng điện bình thường : Ibt = - Chọn thiết diện : S = Chọn cáp có các thông số : Thiết diện S = Icp = - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : + Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ : k1 = + Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt gần nhau : k2 =  k1.k2.Icp =
20. - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Vì chọn cáp bằng nên C = Xung nhiệt tính được ở trên BN = Smin =  Schọn Vậy chọn cáp như trên yêu cầu. III. CHỌN DAO CÁCH LY - Điều kiện chọn dao cách ly : + Về điện áp : Uđm DCL ≥ UHT + Về dòng điện : Iđm DCL ≥ Icb max Ilđđ ≥ Ixk 2 I nh.tnh ≥ BN Nên dùng chung một loại dao cách ly cho từng cấp điện áp để tiện lợi cho việc tính toán lắp đặt. Khi dòng điện Iđm DCL ≥ 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 1. Chọn dao cách ly cho cấp điện áp 220 KV - Về điện áp : Uđm DCL ≥ 220 KV - Dòng điện : Ở phần trên ta đã tính được : Icb max = Ixk = BN = Nên dao cách ly cần có : Iđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ những điều kiện trên chọn dao cách ly như sau : Loại DCL DCL có nối đất Uđm Iđm Ixk Ilđđ (KV) (KA) (KA) (KA) 2. Chọn dao cách ly cho cấp điện áp 110 KV - Về điện áp : Uđm DCL ≥ 110KV - Về dòng điện : Iđm ≥ Ilđđ ≥ 2 I nh.tnh ≥ Từ những điều kiện trên chọn dao cách ly như sau : Loại DCL DCL có nối đất Uđm Iđm Ixk Ilđđ (KV) (KA) (KA) (KA)
21. 3. Chọn dao cách ly cho cấp điện áp 22 KV Vì ở cấp điện áp này, lắp đặt tủ trọn bộ nên thông số của dao cách ly cũng phải thỏa theo thông số của máy cắt đã chọn và được lắp đặt sẵn trong tủ trọn bộ. IV. LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA SỨ CÁCH ĐIỆN 1. Chọn sứ đỡ cho thanh góp cứng 22 KV Sứ đỡ thanh góp cứng được chọn theo điều kiện sau : - Điện áp : Uđm sứ ≥ Umạng - Kiểm tra độ bền cơ : F'tt = Trong đó : F'tt : lực điện động tác động lên đầu sứ khi ngắn mạch ba pha H : chiều cao sứ H' : chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm thanh dẫn - Điều kiện độ bền sứ : F'tt Với Fph là lực phá hoại cho phép của sứ . Trong phần trên đã tính được lực cực đại pha giữa : Ftt = Chọn sứ đỡ đặt trong nhà có các thông số sau : Loại sứ Uđm Fph Chiều cao sứ (KV) (Kg) (mm) Chiều cao sứ H = , chiều cao thanh dẫn : h = H' = Aùp dụng công thức : F' =  F' Lyc = Lqđ.K.Uđm max Trong đó : Lyc : chiều dài đường rò yêu cầu Lyc = n.Lr Với n là số bát trong chuỗi sứ . Lr : chiều dài đường rò một bát sứ Đối với thủy tinh Lr = 29 Lqđ : chiều dài đường rò điện qui định Uđm max :điện áp làm việc lớn nhất, theo tiêu chuẩn IEC điện áp lớn nhất ở cấp điện áp 220 KV là KV, đối với cấp 110 KV là KV.
22. K : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ phụ thuộc vào vật liệu cách điện. Nếu dùng thủy tinh thì K = 1. - Kiểm tra lại sứ đã chọn theo điều kiện quá điện áp nội bộ . Điều kiện : K.Uqđanb < n.Upđư Trong đó : K : là do chú ý đến khả năng lúc phát sinh quá điện áp nội bộ, điện áp nguồn tăng cao thông thường lấy K =1,1. Uqđanb : là điện tăng lên khi xảy ra quá điện áp nội bộ Uqđanb = 3.Upha đm Upđư : điện áp phóng điện ướt ở tần số 50 Hz. Đối với thủy tinh Upđư = 40. b. Aùp dụng để chọn sứ - Chọn sứ cấp 220 KV : Chọn Lqđ = Lyc = n = Theo qui phạm, số bát sứ cách điện theo điều kiện trên phải tăng thêm một bát cho mỗi chuỗi sứ để dự phòng khi có một bát sứ bị hỏng. Chọn n = + Kiểm tra cách điện theo điều kiện quá điện áp nội bộ : n.Upđư = K.Uqđanb =  Vậy sứ treo yêu cầu. - Chọn sứ treo cấp 110 KV : Lyc = n = Chọn n = + Kiểm tra cách điện theo điều kiện quá điện áp nội bộ : n.Upđư = K.Uqđanb =  Vậy sứ treo yêu cầu. V. CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN Biến dòng BI là máy biến áp đo lường biến dòng điện có trị số cao xuống trị số thích hợp 1A, 5A, hoặc 10A để cung cấp các thiết bị đo lường, rơle nhiệt, thiết bị tự động hóa. Để an toàn một trong các đầu ra phải nối đất, khi không sử dụng phải nối đất hai đầu thứ cấp. * Điều kiện để chọn BI : - Chọn sơ đồ đấu dây. - Chọn điện áp : Uđm BI ≥ Umạng - Chọn dòng điện : IđmBI ≥ Icb Với IđmBI : dòng điện thứ cấp BI Icb : dòng điện cưỡng bức - Chọn cấp chính xác : tùy theo mạch mà ta chọn cấp chính xác 0,2 ; 0,5 hay 1 . - Chọn phụ tải thứ cấp BI : Z2đm ≥ Zdc + Zdd Trong đó :
23. Z2đm : tổng trở định mức thứ cấp BI theo cấp đã chọn Zdc : tổng trở của tất cả các dụng cụ Zdd : tổng trở dây dẫn Zdd rdd =  Sdd ≥ Trong đó : Sdd : thiết diện dây dẫn : điện trở suất ltt : chiều dài tính toán dây dẫn Với : ltt = 1 nếu BI đấu hình sao ltt = nếu có hai BI ltt = nếu có một BI 2 Tuy nhiên Sdd > Smin = 1,5 mm nếu dây dẫn bằng đồng = 2,5 mm2 nếu dây dẫn bằng nhôm - Kiểm tra ổn định lực điện động : Với kd là bội số điện động biến dòng. - Kiểm tra ổn định nhiệt : 2 (knh.Iđm) .tnh ≥ BN 1. Chọn biến dòng cấp điện áp 220 KV - Chọn sơ đồ ba pha đặt ngoài trời mắc hình sao. - Chọn điện áp : Uđm BI ≥ 220 KV - Chọn dòng điện : Iđm BI ≥ - Chọn cấp chính xác là . Với cấp chính xác này biến dòng có : Z2đm = - Xác định phụ tải cấp BI : STT Tên đồng hồ Công suất tiêu thụ (VA) Pha A Pha B Pha C 1 Ampe kế 2 Watt kế 3 Var kế 4 Watt giờ 5 Var giờ Tổng cộng Pha và pha mang tải nhiều nhất Spt = Tổng trở các dụng cụ mắc vào pha hay pha Zdc = Chọn I2đm =  Zdc = Chọn dây dẫn bằng . Giả sử chiều dài từ biến dòng đến đồng hồ đo l = - Chọn tiết diện dây dẫn. Trường hợp này : ltt = l
24.  Sdd ≥ Chọn S = Từ những điều kiện trên chọn BI : Loại Uđm = Iđm = Isơ cấp = Cấp chính xác Zđm = Ilđđ = Inh = - Kiểm tra ổn định lực điện động : Ilđđ = - Kiểm tra ổn định nhiệt : 2 I nh.tnh = Vậy BI đã chọn yêu cầu. 2. Chọn biến dòng cấp điện áp 110V - Chọn sơ đồ ba pha đặt ngoài trời mắc hình sao. - Chọn điện áp : Uđm BI ≥ 110 KV - Chọn dòng điện : Iđm BI ≥ - Chọn cấp chính xác là . Với cấp chính xác này biến dòng có : Z2đm = - Xác định phụ tải cấp BI : STT Tên đồng hồ Công suất tiêu thụ (VA) Pha A Pha B Pha C 1 Ampe kế 2 Watt kế 3 Var kế 4 Watt giờ 5 Var giờ Tổng cộng Pha và pha mang tải nhiều nhất Spt = Tổng trở các dụng cụ mắc vào pha hay pha Zdc = Chọn I2đm =  Zdc = Chọn dây dẫn bằng . Giả sử chiều dài từ biến dòng đến đồng hồ đo l = - Chọn tiết diện dây dẫn. Trường hợp này : ltt = l  Sdd Chọn S = Từ những điều kiện trên chọn BI :
25. Loại Uđm = Iđm = Isơ cấp = Cấp chính xác Zđm = kd = knh = tnh = - Kiểm tra ổn định lực điện động : - Kiểm tra ổn định nhiệt : Với Iđm =1000A không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Vậy BI đã chọn yêu cầu. VI. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP * Điều kiện để chọn BU : - Chọn sơ đồ nối dây và kiểu BU : tùy theo nhiệm vụ của BU mà ta chọn sơ đồ nối dây và biến điện áp. - Chọn điều kiện về điện áp : Uđm BU ≥ Umạng - Chọn cấp chính xác : cấp chính xác được chọn phù hợp với nhiệm vụ biến điện áp . - Công suất định mức : tổng phụ tải nối vào biến điện áp phải bé hơn hoặc bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn. Sđm BU ≥ Spt - Chọn dây dẫn giữa biến điện áp và dụng cụ đo lường : thiết diện dây dẫn được chọn sao cho tổn thất điện áp trên nó không vượt quá 0,5% điện áp thứ cấp định mức và theo điều kiện sức bền cơ. Thiết diện tối thiểu đối với đồng là 1,5mm2 và đối với nhôm là 2,5mm2. 1. Chọn biến điện áp cấp 220 KV - Chọn BU ba pha năm trụ đấu tam giác hở : Y/Y/∆ - Chọn cấp điện áp : Uđm BU ≥ 220 KV - Chọn cấp chính xác : - Các thiết bị nối vào BU : Đồng hồ Loại Công Cos Số lượng P (W) Q (Var) suất tiêu thụ Volt kế Tần số kế Watt kế Var kế Watt giờ Var giờ Tổng cộng
26. - Tổng công suất phụ tải nối vào BU : Spt = - Chọn công suất định mức BU : Sđm ≥ - Chọn dây dẫn nối giữa biến áp và dụng cụ đo lường . Độ sụt áp phần trăm : ∆U% = Với U2đm = : điện áp thứ cấp BU rdd : điện trở dây dẫn rdd = : điện trở suất dây dẫn ltt = : khoảng cách từ BU đến đồng hồ đo S : thiết diện dây dẫn Ta có :  S ≥ Chọn S = Từ những điều kiện trên ta chọn BU có những thông số sau : - Loại BU : - Cấp điện áp - Điện áp định mức sơ cấp - Điện áp cuộn thứ cấp chính - Điện áp cuộn thứ cấp phụ - Công suất định mức - Công suất định mức thứ cấp cuộn phụ - Công suất cực đại 2. Chọn biến điện áp cấp 110 KV - Chọn BU ba pha năm trụ đấu tam giác hở : Y/Y/∆ - Chọn cấp điện áp : Uđm BU ≥ 110 KV - Chọn cấp chính xác : - Các thiết bị nối vào BU : Đồng hồ Loại Công Cos Số lượng P (W) Q (Var)
27. suất tiêu thụ Volt kế Tần số kế Watt kế Var kế Watt giờ Var giờ Tổng cộng - Tổng công suất phụ tải nối vào BU : Spt = - Chọn công suất định mức BU : Sđm ≥ - Chọn dây dẫn nối giữa biến áp và dụng cụ đo lường . Độ sụt áp phần trăm : ∆U% =  S ≥ Chọn S = Từ những điều kiện trên ta chọn BU có những thông số sau : - Loại BU : - Cấp điện áp - Điện áp định mức sơ cấp - Điện áp cuộn thứ cấp chính - Điện áp cuộn thứ cấp phụ - Công suất định mức - Công suất định mức thứ cấp cuộn phụ - Công suất cực đại
28. CHƯƠNG VIII : ĐIỆN TỰ DÙNG TRẠM BIẾN ÁP Nguồn tự dùng để cung cấp cho các thiết bị phục vụ cho trạm như thiết bị làm mát, điều chỉnh điện áp máy biến áp, các động cơ làm căng lò xo máy cắt, nạp ắcquy, chiếu sáng, . Theo kinh nghiệm với trạm biến áp 220KV/110KV/22KV và tham khảo các trạm thực tế đối với trạm có công suất Smax = 136 MVA chọn hai máy biến áp : một máy làm việc, một máy dự trữ. Công suất mỗi máy có thể chọn 400 KVA. Chọn máy biến áp do hãng ABB chế tạo có các thông số sau : Sđm Uđm ∆P0 ∆PN UN (KVA) (KV) (W) (W) (%) I. TÍNH NGẮN MẠCH Đối với lưới điện dưới 1000 V khi tính đến dòng ngắn mạch phải xét đến tổng trở, nghĩa là phải tính đến điện trở và điện kháng của các phần tử tham gia trong mạch điện tính ngắn mạch. Vì công suất của trạm biến áp này nhỏ so với công suất hệ thống, nên xem hệ thống là vô cùng lớn tức sức điện động không đổi và điện trở, điện kháng hệ thống bằng không. - Điện trở của máy biến áp : rB = Trong đó : Uđm : điện áp định mức phía hạ áp máy biến áp (KV) Sđm : công suất định mức của máy biến áp (KVA) ∆PN : tổn thất ngắn mạch máy biến áp (W) rB = - Điện kháng máy biến áp : xB = Với Ux% là thành phần phản kháng của điện áp khi ngắn mạch. Ux% = Trong đó : UN% : ngắn mạch phần trăm máy biến áp Ur% : thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch Ur% =  Ux% = Ta tính được :
29. xB = - Tổng trở máy biến áp : ZMBA = - Dòng điện ngắn mạch : IN = Vì hai máy biến áp đặt song song nên Z =  IN = - Dòng điện xung kích : Ixk = kxk.IN Với  Ixk = II. CHỌN CÁP VÀ MÁY CẮT HẠ ÁP 1. Chọn cáp từ thanh góp 22 KV đến máy biến áp - Dòng điện làm việc bình thường : Ibt = - Dòng điện cưỡng bức : Icb = Chọn cáp ngầm bằng đồng vỏ cách điện bằng giấy dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì hay nhôm đặt trong đất. jkt = - Chọn thiết diện : S = Chọn cáp có các thông số . Thiết diện S = Icp = - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường : + Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ : k1 = + Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt gần nhau : k2 =  k1.k2.Icp = - Kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức : 1,3.k1.k2.Icp = - Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Vì chọn cáp bằng nên C = Xung nhiệt tính được ở trên BN = Smin =  Schọn Vậy chọn cáp như trên yêu cầu. 2. Chọn CB bảo vệ mạch hạ áp - Dòng điện làm việc : Ilv = - Dòng điện ngắn mạch : IN = - Dòng điện xung kích : Ixk = - Điện áp định mức : Uđm =
30. Từ những điều kiện trên chọn CB do Merlingerin chế tạo có các thông số : - Loại CB - Iđm = - Uđm = - Im = Thỏa điều kiện.