Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 116 MỞ ĐẦU Thiết kế trạm biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung cấp điện. Bởi nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng, ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi phí đầu tư, vận hành của cả lưới điện khu vực. • Nội dung thiết k ế TBA: 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA. 2. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp. 3. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn lựa. 4. Tính toán nối đất cho TBA • Số liệu trạm biến áp cần thiết kế: 1. Công suất định mức: S dm = 250 (KVA) 2. Điện áp định mức: 10/0,4 kV. 3. Điện trở suất của đất ρ = 0,4.10 4 Ω/cm. 4. Công suất ngắn mạch: S NM = 300 (MVA) • Phương án dự kiến: Với công suất của trạm đã cho dự kiến lắp đặt TBA kiểu treo. Là kiểu trạm toàn bộ các thiết bị điện cao và hạ áp cùng với MBA được đặt trên cột. Đối với tủ phân phối hạ thế có thể thiết kế ở trên giàn trạm hay thiết kế trong buồng phân phối dưới đất là tùy theo điều kiện cụ thể . Ưu điểm của TBA kiểu treo này là tiết kiệm được diện tích, giám đáng kể về chi phí đầu tư. Tuy nhiên, về lâu dài loại trạm này cùng với đường dây trên không sẽ làm mất mỹ qua đô thị. Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 117 - Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt 1 MBA có công suất 250 KVA – 10/0,4 kV - Phía cao áp lắp 1bộ cầu chì ngoài trời tự rơi để bảở vệ MBA khi ngắn mạch và 1 bộ chống sét để chống sóng sét truyền từ đường dây vào phá hoại MBA. - Phía hạ áp đặt tủ phân phối hạ thế. Trong đó có các áptomát tổng (AT), áptomát nhánh (AN) và 3 đồng hồ AMPE đo cường độ tiêu thụ chung của toàn trạm. Một đồ ng hồ vôn, kèm 1 chuyển mạch để kiểm tra điện áp pha. Một công tơ vô công và 1 công tơ hữu công để đo công suất tiêu thụ của toàn trạm. Một bộ biến dòng (TI). Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 118 CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP 1- Chọn máy biến áp: trạm có công suất thiết kế S dm = 250 (KVA), ta chọn MBA 3 pha 2 dây quấn do ABB chế tạo có các thông số sau: S dm (KVA) U dm (kV) ΔP 0 (W) ΔP N (W) U N % Trọng lượng (kg) Kích thước (mm) 250 10/0,4 640 4100 4,5 1130 1370-820-148 2. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp: Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 119 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP BẢNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ TRẠM STT TÊN THIẾT BỊ 1 Dây dẫn 2 Chống sét van 3 Cầu chì tự rơi 4 Máy biến áp 5 Hệ thống tiếp địa 6 Cáp tổng 7 Bộ đo đếm 8 Tủ hạ áp 9 áptômát tổng 10 áptômát nhánh 11 Chống sét hạ thế 12 Cáp ra 1 2 3 4 5 6 7 9 8 10 12 11 V A A A kWh kVArh Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 120 CHƯƠNG II: CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP I. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP: Các thiết bị điện cao áp được chọn theo điều kiện sau: U đmtb ≥ U đmt mạng C I đmtb ≥ Itt )(43,14 10.3 250 .3 A U S I dmC dmB tt === 1. Chọn cầu chì tự rơi: Ta chọn cầu chì tự rơi loại 3 GD203 – 3B do hãng SIEMENS sản xuất: U dm (kV) I dm (A) I cắt N (kA) Khối lượng (kg) Kích thước dài (mm) Đường kính (mm) 12 16 7,5 2,6 292 69 2. Chọn sứ cao thế: Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo bảng thông số sau: Kiểu U dm (kV) U pđk (kV) U pđư (kV) F (kG) Khối lượng (kG) OIIIH-10-2000 10 50 34 2000 12,1 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 121 3. Chọn chống sét van: Chọn chống sét van loại PBΠ-10 do Liên Xô chế tạo có các thông số sau: Loại U dmcsv (kV) U Cdm (kV) Điện áp đánh thủng của csv khi f=50Hz ĐA đánh thủng XK khi t p =2÷10s Điện áp dư trên csv khi có độ dài sóng 10μs với biên độ KV không lớn hơn. PBΠ- 10 10 12,7 Không nhỏ hơn 26 Không lớn hơn 30,5 50 1KA 4 2KA 47 5KA 50 10K A18 4. Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp: Thanh dẫn được chọn theo I lvmax , ta dùng loại thanh đồng tròn φ=8(mm). Loại Đường kính (mm) I CP (A) Thanh đồng tròn 8 235 II. CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP Các thiết bị điện hạ áp được chọn theo điều kiện: U dmtbH ≥ U dm mạngH = 0,4 (kV) I dmtbH ≥ I H )(84,360 4,0.3 250 .3 A U S I dmH dmB H === Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 122 1. Chọn cáp từ MBA sang tủ phân phối: Điều kiện: I CP ≥ I H Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo: Tiết diện dây (mm 2 ) I cp (A) R 0 (Ω/km) X 0 (Ω/km) 3 X 150 + 1 X 70 395 0,124 0,06 2. Chọn áptômát tổng: Chọn Áptômát tổng loại NS400E do Pháp chế tạo: U dm (kV) I dm (A) I cđm (kA) Số cực 0,5 400 7,5 3 3. Chọn Áptômát nhánh: Từ thanh cái hạ áp có 3 lộ ra cung cấp cho hộ tiêu thụ, coi công suất các lộ như nhau )(23,120 4,0.3 3,83 )(3,83 3 250 321 AI KVASSS H == ==== Chọn áptômát nhánh loại NC125H do Pháp chế tạo: U dm (kV) I dm (A) I cđm (kA) Số cực 0,415 125 7,5 3 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 123 4. Chọn cáp xuất tuyến: Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo: Tiết diện dây (mm 2 ) I CP (A) R 0 (Ω/km) X 0 (Ω/km) 3x70 + 1x35 246 0,268 0,56 5. Chọn thanh cái hạ áp Chọn thanh cái bằng đồng mỗi pha một thanh và đặt trong tủ phân phối 0,4kV. Kích thước (mm) Tiết diện một thanh (mm 2 ) Trọng lượng (kg/m) I CP (A) 40x5 200 1,7 700 6. Chọn sứ hạ áp: Kiểu U dm (kV) U dm (kV) F (kg) Khối lượng (kg) Oφ -1- 375 1 11 375 0,7 7. Chọn biến dòng: U dmBI ≥ U dm mạng = 0,4(kV) I dmSC ≥ I H = 360,84(A) Chọn BI do nhà máy thiết bị điện sản xuất Loại U dm (kV) I dm (A) Cấp chính xác S (VA) TKM – 375 1 11 0,5 0,7 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 124 8. Chọn các thiết bị đo đếm: Tủ 0,4 kV đặt gồm: - 3 đồng hồ (A) AMPE 400/5 (theo tỷ số biến của BI) - 1 đồng hồ (V) Vôn kế 0 - 450V - 1 công tơ hữu công 3 pha 3 phần tử - 1 công tơ vô công 3 pha 3 phần tử - 1 khóa chuyển mạch để kiểm tra điện áp - Tất cả các thiết bị điện trên do nhà máy thiết bị đo đ iện sản xuất 9. Chọn dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo: Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn loại dây đồng 1 sợi bọc nhựa PVC có tiết diện ≥ 2,5 mm2 10. Chọn chống sét van hạ áp: Chọn chống sét van điện áp thấp loại PBH để bảo vệ quá điện áp cho cách điện của thiết bị xoay chiều tần s ố 50 Hz. Loại U đmcsv (kV) U Cpm (kV) Điện áp đánh thủng của csv khi f=50Hz (giá trị hiệu dụng) ĐA đánh thủng XK khi t p =2÷10s Điện áp dư trên csv khi i xk có độ dài sóng 10μs với biên độ kV không lớn hơn. PBH- 0,5 Y1 0,5 0,5 Không nhỏ hơn 2,5 Không lớn hơn 3 3,5 - 4,5 3,5 - 4,5 11. Chọn tủ phân phối hạ thế Tủ tự tạo căn cứ vào thiết bị và chủng loại Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 125 A B A V kVarh kWh Khoá CM Cầu chì A T2 T1 T3 AT nhánh AT nhánh AT nhánh AT tổng [...]...Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN ĐÃ CHỌN 1/TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: Các điểm ngắn mạch cần tính trong sơ đồ: N1 CCTR MBA Cáp AT N2 AN Điểm N1 : Kiểm tra cầu chì tự rơi phía cao áp Điểm N2, N3 : Kiểm tra các thiết bị hạ áp Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 126 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại... 7,3 (kA) II Kiểm tra thiết bị đã chọn: 1 Cầu chì tự rơi - Điều kiện kiểm tra Idmcắt = 7,5 (kA) > IN = 3,4 (kA) Vậy: Sdmcắt ≥ SN1 cầu chì tự rơi chọn đạt yêu cầu 2 Kiểm tra cáp hạ áp - Điều kiện ổn định nhiệt F ≥ α I N tqd Trong đó: Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 128 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 α = 6 là hệ số nhiệt độ cáp đồng tqd là thời gian... là Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 133 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 n= R1C 17,34 = = 4,7 η C RC 0,8.4,6 Tóm lại , thiết kế hệ thống nối đất cho trạm như sau: Dùng 6 cọc thép góc L60.60.6 dài 2,5m chôn thành mạch vòng 22m nối với nhau bằng thanh thép dẹt 4.40 đặt cách mặt đất 0,8m Điện trở nối đất thực tế của hệ thống Rđ< 4 Ω Cách nối các thiết. .. mômen uốn tính toán M = F TT l 10 Với l = 50 cm là khoảng cách giữa các sứ của 1 pha FTT = 1,76.1 0-2 .l/a.l2xk Với a = 15 cm là khoảng cách giữa các pha FTT = 1,76.1 0-2 .50/15.15,372 = 13,85 kg Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 130 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 M = F TT l 13 , 85 50 = = 69 , 25 kg / cm 10 10 W là mômen chồng uốn của thanh dẫn (đặt... Điện trở suất lớn nhất ρ = k ρ =1,5.0,2.104 = 0,3.104 Ωcm Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 132 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Dự định dùng cọc nối đất bằng thép góc L 63.63.6 có điện trở nối đất tính theo công thức R1c = 0,00298 ρ = 0,298.0,3.104 = 8 Ω ρ1c = 0,00298 0,4.104 1,5 = 17,34 Ω (là điện trở suất của đất tính theo mùa an toàn) Sơ bộ xác... 50 cm Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 129 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 a: Khoảng cách giữa 2 pha a = 15 cm Fcp = 225 (kG) ≥ Ftt = 79,8 (kG); sứ hạ áp chọn đạt yêu cầu 5 Kiểm tra thanh cái hạ áp b h H’ H Sứ đỡ Kiểm tra theo điều kiện ổn định động δcp ≥ δtt Trong đó: δcp = 1400 kg/cm2 với thanh dẫn đồng δ TT = M W M: là mômen uốn tính toán M... 3,4 kA 3.1,7 ZD = 0,64.2+j0,4.2 = 1,28 +j0,8 * Trị số dòng ngắn mạch xung kích I xk = k xk 2 I N = 1,8 2 17,49 = 44,42 (kA) Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 127 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 *Tính ngắn mạch tại điểm N2 Sơ đồ thay thế ZB Zc N2 (Với l =10m) Z BA = U %.U 2 dm ΔPN U 2 dm 10 6 + j N 10 4 2 S DM S dm 4,1.0,4 2 4,5.0,4 2 10 6 + j 10... dẫn đã chọn phải đảm bảo điều kiện F ≥ a I tqd 40x5 ≥ 6.6,04 0,5 200 ≥ 25,6 Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 131 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP Hệ thống nối đất của trạm biến áp có ba chức năng chính: Nối đất làm việc Nối đất an toàn Nối đất chống sét... còn gọi là con bài ) Trung tính 0,4 kV nối với con bài bằng một dây đồng mềm M-95 Đáy của 3 chống sét nối với nhau và nối với con bài 2 bằng dây thép φ10 Toàn bộ các phần sắt ở trạm nối với con bài thứ 3 bằng dây thép φ10 Kết luận: Hệ thống nối đất tiếp địa đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 134 ... Khoa – Hà Nội - 2002 * Giả thiết ngắn mạch xảy ra là ngắn mạch ba pha đối xứng và coi nguồn công suất vô cùng lớn, coi trạm biến áp ở xa nguồn nên khi tính toán ngắn mạch IN = I = I∞ Với IN: là dòng điện ngắn mạch I’’: là dòng ngắn mạch siêu quá độ I∞: Giá trị của dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập * Điện kháng của hệ thống X HT = U 2 dm 102 = = 0,33 (Ω) SN 300 * Tính ngắn mạch tại N1: Sơ đồ thay thế . nhánh AT nhánh AT nhánh AT tổng Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37. Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 117 - Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt 1 MBA có