Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán và thiết kế trạm biến áp 220/110/22KV
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN TP.HCM, tháng 12 năm 2012 Giảng viên hướng dẫn Ký tên: Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng đóng vai trò quan trọng việc tạo cải vật chất phục vụ đời sống người Theo phát triển xã hội, người khai thác nhiều nguồn lượng như: than đá, dầu mỏ, nguồn chảy dòng sông biển cả, mặt trời, gió, v.v ưu việt hết nguồn lượng điện Điện dễ dàng biến đổi thành nguồn lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, năng… điện nguồn lượng dễ dàng truyền tải Tuy nhiên điện nguồn lượng đặc biệt Năng lượng cất giữ dư thừa Do yêu cầu đặt phải sử dụng điện cho có hiệu Ngày điện sử dụng rộng rãi ngành như: điện tử, giao thông vận tải, chiếu sáng nông nghiệp… vai trò quan trọng lượng điện đời sống xã hội, mà điện coi thước đo trình độ văn minh phồn vinh quốc gia Trong bối cảnh nước ta nay, kinh tế phát triển, điều gắn liền với đời hàng loạt nhà máy, xí nghiệp hình thành nên khu công nghiệp, khu chế xuất Điều làm cho nhu cầu sử dụng điện ngày nhiều Nhằm đẩy mạnh trình phát triển, biến nước ta từ nước nghèo nàn lạc hậu thành nước phát triển giàu mạnh Đảng nhà nước ta sức đạo thực trình điện khí hóa toàn quốc Với giúp đỡ tổ chức tài quốc tế, với nỗ lực nhân dân ta xây dựng nhiều nhà máy có công suất lớn nhằm đáp ứng nhu cầu điện nước ta Bên cạnh ta xây dựng đội ngũ cán kỹ thuật đông đảo, trình độ cao cung cấp điện Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY MỤC LỤC Lời nhận xét giáo viên Trang Lời nói đầu Trang Mục lục Trang Chương I :Tổng quan trạm biến áp .Trang Chương II: Tính toán phụ tải điện cấp .Trang 12 Chương III: Chọn sơ đồ cấu trúc Tính toán chọn máy biến áp Trang 17 Chương IV: Lựa chọn sơ đồ nối điện cho trạm biến áp Trang 27 Chương V: Tổn thất điện máy biến áp Trang 34 Chương VI: Tính toán ngắn mạch .Trang 37 Chương VII: Chọn khí cụ điện Trang 46 Chương VIII: Điện tự dùng cho trạm biến áp Trang 70 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22KV CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP: Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác Nó đóng vai trò quan trọng hệ thống cung cấp điện Nhà máy điện trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống điện cung cấp điện cho phụ tải nơi khác xa hơn, khoảng cách xa nhiều số Sự chọn lựa trung tâm phát điện liên quan đến nhiều vấn đề cần số vốn đầu tư ban đầu lớn, phí tổn hao khai thác nhiều hay ít, vị trí cần thiết kế lắp đặt xa nơi công chúng để tránh gây bụi bặm ồn Do hầu hết nơi điện truyền tải, chuyên chở từ nơi (nhà máy phát điện) đến nơi tiêu thụ Sự truyền tải điện xa nảy sinh nhiều vấn đề, chi phí cho hệ thống truyền tải điện tổn hao điện Phương pháp hữu hiệu để giảm chi phí cách nâng mức điện áp lên cao, tiết diện dây cáp tổn hao điện truyền tải giảm đáng kể Tuy nhiên mức điện áp nâng đến cấp để phù hợp vơí vấn đề cách điện an toàn Hiện nước ta nâng mức điện áp lên đến 500 (kV) để tạo thành hệ thống điện hoàn hảo vận hành từ năm 1994 đến Chính lẽ trạm biến áp thực nhiệm vụ nâng điện áp lên cao truyền tải, trung tâm tiếp nhận điện (cũng trạm biến áp) có nhiệm vụ hạ mức điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu II PHÂN LOẠI Trong thiết kế vận hành mạng điện thường gặp hai danh từ: trạm phân phối điện trạm biến áp Trạm phân phối điện gồm thiết bị như: dao cách ly, máy cắt, góp… Dùng để nhận phân phối điện đến phụ tải biến đổi điện áp Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ: Trạm biến áp phân loại theo điện áp, quy mô cấu trúc xây dựng trạm a Theo điện áp có hai loại: - Trạm tăng áp: thường đặt nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải xa - Trạm hạ áp: thường đặt trạm phân phối, nhận điện từ hệ thống truyền tải giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cung cấp điện cho phụ tải tiêu thụ - Trạm biến áp giảm áp có hai loai: • Trạm biến áp trung gian hay trạm biến áp : trạm nhận điện áp từ hệ thống có điện áp từ 220 KV đến 22KV biến đổi xuống 10 KV, KV • Trạm biến áp phân phối : trạm nhận điện từ trạm trung gian đưa đến biến đổi thành điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải - Nhiệm vụ đồ án thiết kế trạm biến áp khu vực 110 KV/ 22 KV b Theo mức độ quy mô trạm biến áp, người ta chia thành hai loại: - Trạm biến áp trung gian hay gọi trạm biến áp khu vực: thường có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho khu vực phụ tải lớn vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn, … Điện áp phía sơ cấp thường 500; 220; 110 kV, điện áp phía thứ cấp thường 110; 66; 35; 22; 15 kV - Trạm biến áp phân phối hay gọi trạm biến áp địa phương: nhận điện từ trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải xí nghiệp, khu dân cư, … qua đường dây phân phối Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY - B1 Trạm biến áp chung gọi trạm biến áp chính, trạm có nhiệm vụ nhận điện hệ thống với điện áp 220 KV biến đổi thành cấp điện áp 110/ 22/ 0,4KV - B2 Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi xuống lọai điện áp thích hợp để phục vụ cho phụ tải phân xưởng Theo hình thức hay cấu trúc trạm mà chia trạm thành trạm trời trạm nhà a Ngoài trời: Tất thiết bị đặt trời riêng phần phân phối điện áp đặt nhà Trạm trời thích hợp cho trạm trung gian công suất lớn có đủ diện tích để đặt thiết bị trời b Trạm nhà: Tất thiết bị đặt nhà Loại thường gặp trạm biến áp, phân xưởng, trạm Gis Các thiết bị trạm biến áp: a Máy biến áp: (MBA) - Là thiết bị truyền tải điện từ cấp điện áp đến cấp điện áp khác - Các thông số định mức máy biến áp: • Công suất định mức máy biến áp • Khả tải máy biến áp • Điện áp định mức • Tần số định mức - Các loại máy biến áp: máy biến áp từ ngẫu, máy biến áp thông thường, máy biến áp cách ly b Máy biến dòng: Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY - Dùng biến đổi dòng điện sơ cấp giá trị dòng điện thích hợp đầu thứ cấp - Các loại biến dòng: máy biến dòng kiểu vòng quấn, máy biến dòng kiểu bậc cấp, máy biến dòng thứ tự không, máy biến dòng kiểu bù, biến dòng kiểu lắp sẵn c.Máy biến áp đo lường(BU) - Dùng biến đổi điện áp cấp điện áp tương ứng với thiết bị đo lường, tự động… - Các loại máy biến áp đặc biệt: máy biến áp kiểu pha năm trụ, máy biến áp kiểu bậc cấp, máy biến áp kiểu phân chia điện dung d Dao cách ly(CL) - Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo khoảng cách trông thấy để đảm bảo an toàn sửa chữa máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện, đường dây… Đóng cắt dòng dòng nhỏ, điện áp không cao lắm, sau máy cắt cắt mạch điện - Các loại: dao cách ly tự động, dao ngắn mạch e Máy cắt (MC): - Dùng để đóng cắt phần tử hệ thống điện máy phát, máy biến áp, đường dây… lúc bình thường gặp cố - Các loại máy cắt: máy cắt nhiều dầu, máy cắt dầu, máy cắt không khí, máy cắt khí, máy cắt tự sinh khí, máy cắt chân không, máy cắt phụ tải f Chống sét van: - Dùng để bảo vệ thiết bị trạm không bị hư hại có sóng điện áp khí truyền vào từ đường dây tải điện g CB: - Dùng để đóng cắt dòng điện vào trạm Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC h GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Sứ đỡ: - Có tác dụng nâng đỡ đường dây tải điện không Sứ đỡ thường chế tạo sứ chịu 25 KV Nếu điện cao ghép nối nhiều sứ với - Khoảng điện lớn mà sứ đỡ dùng điện 50KV Nếu điện lớn phải dùng sứ treo Những vấn đề cần lưu ý thiết kế trạm biến áp: • Trạm biến áp nên đặt gần phụ tải • Thuận tiện giao thông để dễ dàng chuyên chở thiết bị xây dựng trạm • Không nên đặt trung tâm thành phố làm tăng chi phí đầu tư làm mỹ quan đô thị • Nên đặt trạm nơi khô ráo, tránh khu vực ẩm ướt mực nước ngầm cao đáy móng • Tránh đặt trạm vùng đất dễ sạt lở • Tránh xa khu vực dễ cháy nổ Tóm lại: Việc chọn vị trí cố định đặt trạm biến áp quan trọng định chi phí, tính an toàn thuận tiện vận hành Yêu cầu thiết kế trạm biến áp: • Trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ phải đảm bảo đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép Ngoài phải đảm bảo mặt kinh tế, an toàn, … phương án xem hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau: - Đảm bảo chất lượng điện - Đảm bảo độ tin cậy cao (tùy theo tính chất loại phụ tải) - Vốn đầu tư thấp - An toàn cho người thiết bị Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY - Thuận tiện sửa chữa, vận hành - Có tính khả thi • Khi thiết trạm biến áp cung cấp cho phụ tải cần thực tiêu sau: - Xác định nhu cầu phụ tải nhằm đáp ứng nhu cầu điện cần có để - Chọn phương án cung cấp điện - Xác định nguồn cung cấp từ đâu đến,vị trí,công suất, vai trò trạm biến áp - Chọn sơ đồ cấu trúc - Chọn phương án kỹ thuật tốt,sơ đồ nối điện,đo lường,bảo vệ cho trạm - Tính toán kinh tế phương án để chọn lựa chọn phương án tốt III NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Nhiệm vụ đồ án thiết kế trạm biến áp 220/ 110/22KV với số liệu sau: đường dây:2x45 km, Có công suất là: 2500MVA Các phụ tải cấp điện áp Stt Phụ tải Uđm Smax cosφ 220 22 110 22 60 45 70 15 Nhà máy Khu dân cư Khu công nghiệp Nông nghiệp Nguồn cung cấp Sht = 2500MVA 220 Số đường dây Đồ thị phụ 0.8 0.9 0.8 0.85 chiều dài 2x20km 6x35 km 4x30 km 6x15 km 0.8 2x45 km Điện áp hệ thống: UHT = 220KV, số đường dây 2x45 km SHT = 2500MVA, X*HT = 0.27 Các phụ tải cấp điện áp: a Phụ tải 220KV: Trang tải Hình Hình Hình Hình Ghi X*HT=0.27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY - Công suất: Smax = 60MVA - Hệ số công suất cosφ = 0, - Có đường dây 2x20km b Phụ tải 110KV: - Công suất: Smax = 70MVA - Hệ số công suất cosφ= 0, - Có đường dây 4x30km c.Phụ tải 22KV: - Công suất: Smax = 45MVA - Hệ số công suất cosφ = 0, - Có đường dây 6x35km d Phụ tải 22KV: - Công suất: Smax = 15MVA - Hệ số công suất cosφ = 0, 85 - Có đường dây 6x15km • Nhận xét chung trạm biến áp thiết kế: - Tính chất mức độ quan trọng phụ tải: cung cấp cho nhà máy,vùng dân cư khu công nghiệp, nông nghiệp thiết kế cân nhắc yếu tố kỹ thuật với vốn đầu tư - Những điều kiện hạn chế thiết kế: • Khả vận chuyển: máy biến áp thường chế tạo thành khối nhà máy, phần tháo rời chiếm tỉ lệ nhỏ (khoảng 10%) trọng lượng kích thước chở lớn Vì sử dụng cần ý phương tiện khả xây lắp Trang 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY U vq = 84.m.r.lg • a 400 = 84.0,83.1, 4.lg = 239, 72 r 1, ( kV ) Để đảm bảo an toàn ta tính Uvqmin pha điều kiện pha đặt nằm ngang, xác định theo biểu thức giảm 4% Uvqmin = 0,96.Uvq = 0,96.239,72 = 230,2( kV ) ⇒ Uvqmin = 230,2 > UHT = 220 thỏa điều kiện Vậy chọn dây AC – 400 có Icp = 400 A, d = 28 (mm) thỏa mãn Chọn góp 220 kV; dẫn từ góp 220 kV đến MBA Chọn dây nhôm lõi thép • Đối với góp dẫn từ góp đến máy biến áp đường dây ngắn nên ta không cần kiểm tra điều kiện mật độ dòng kinh tế Tuy nhiên trường hợp so với trường hợp a có điều kiện tương tự trường hợp b trường hợp a Do ta chọn dây AC – 400, Icp = 800 A, d = 28 mm b CẤP 110 KV: Chọn dây dẫn từ góp 110 kV đến phụ tải: Chọn dây Nhôm • Vì đường dây dài nên chọn dây theo mật độ dòng kinh tế: S kt = I bt max 183, = = 183, 1 (mm2) Chọn dây AC – 185 có Icp = 530 A, d = 17,6 mm • Theo điều kiện phát nóng lâu dài: K.Icp ≥ Icb max (Theo điều kiện khí hậu nước ta, chọn tmtxq = 350C; K = 0,88) ⇒ Nên K.Icp = 0,88.530 = 466,4 (A) > Icbmax = 328 (A) • Theo điều kiện ổn định nhiệt: Fchọn BN ≥ Fmin = C Al BN = IN2.( tN + Tkck ) Trang 62 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY (Giả sử thời gian cắt mạch 1s nguồn cung cấp xa điểm ngắn mạch ta chọn tN = 1s, chọn Tkck = 0,05s.) BN = 5547 + 0, 05 = 5683,9 ⇒ BN ⇒ Fchọn = 185 mm > • C 5683,9 = 64,59 = 88 (mm2) Theo điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UHT d 17,6 = = 8,8 mm = 0,88 cm Chọn m = 0,83; a = 250 cm; r = 250 a Uvq = 84.m.r.lg r = 84.0,83.0,88.lg 0,88 = 150,53 ( kV ) • Để đảm bảo an toàn ta tính Uvqmin pha điều kiện pha đặt nằm ngang, xác định theo biểu thức giảm 4% Uvqmin = 0,96.Uvq = 0,96.150,53 = 144,5 ( kV ) Uvqmin = 144,5 kV > UHT =110 kV ⇒ thỏa điều kiện Vậy chọn dây AC – 185 có Icp = 530 A, d = 17,6 (mm) thỏa mãn Chọn góp 110 kV, dẫn từ góp 110 kV đến MBA: Chọn dây Nhôm • Vì đường dây ngắn nên chọn dây theo điều kiện phát nóng lâu dài: K.Icp ≥ Icbmax = 183,7 (A) (Theo điều kiện khí hậu nước ta, chọn tmtxq = 350C ⇒ K = 0,88.) ⇒ I cp ≥ 183, = 208, 75 0,88 (A) Chọn dây AC – 150 có: Icp = 465 A, d = 15,8 (mm) • Theo điều kiện ổn định nhiệt: Fchọn BN ≥ Fmin = CCu Với: BN = IN2.( tN + Tkck ) (Giả sử thời gian cắt mạch 1s nguồn cung cấp xa điểm ngắn mạch ta chọn tN = 1s, chọn Tkck = 0,05s.) Trang 63 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ⇒ GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY BN = 5547 + 0, 05 = 5683,9 BN 5683,9 = 64,59 Fchọn = 150 mm2 > CCu = 88 (mm2) • Theo điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UHT d 15,8 = = 7,9 mm = 0,79 cm Chọn m = 0,83; a = 250 cm; r = 250 a Uvq = 84.m.r.lg r = 84.0,83.0,79.lg 0,79 = 137,71 ( kV ) • Để đảm bảo an toàn ta tính Uvqmin pha điều kiện pha đặt nằm ngang, xác định theo biểu thức giảm 4% Uvqmin = 0,96.Uvq = 0,96.137,71 = 132,2 ( kV ) Uvqmin = 132,2 kV > UHT =110 kV ⇒ thỏa điều kiện Vậy chọn dây AC – 150 có: Icp = 465 A, d = 15,8 (mm) c.CẤP 22 KV Chọn góp 22 kV: ( Đối với cấp 22 kV ta chọn góp cứng ( dẫn đơn, đặt đứng) ) • Chọn theo điều kiện dòng điện cho phép: Icp.K1.K2 ≥ Icbmax Với K1 = 1, K2 = 0,88, Icbmax = 1180,9 (A) 1180,9 = 1341,93 ⇒ Icp ≥ 1.0,88 (A) • Chọn dẫn đồng, tiết diện chữ nhật có sơn có thông số sau: Kích thước Tiết diện Trọng lượng Dòng điện cho dẫn, mm thanh, mm2 thanh, kg/m phép thanh, A 60 x 10 600 5,340 1475 • Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch: Fchọn ≥ Fmin = BN CCu Với: BN = IN2.(tN + Tkck ) Trang 64 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY (Giả sử thời gian cắt mạch 1s nguồn cung cấp xa điểm ngắn mạch ta chọn tN = 1s, chọn Tkck = 0,05s.) BN ⇒ = 8600 + 0,05 = 8812,3 BN 8812,3 = C 171 = 51,53 ( mm2) Fchọn = 360 mm > Cu • Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: Thanh dẫn đồng: • σ cpCu σ tt ≤ σ cp = 1400 kg/cm2 Lực tính toán Ftt tác dụng lên góp pha chiều dài khoảng vượt: l ( 3) i xk Ftt = 1,76.10-7 a (kg) Với ixk = 21800 (A); l = 120 (cm); a = 100 (cm) ⇒ • Ftt = 1, 76.10 −7 120 218002 100 = 100,37 (kg) Moment uốn M tác động lên dẫn: Ftt l 100,37.120 = 10 M = 10 = 1204,44 (kg.cm) • Xác định moment chống uốn: W = 0,17.h.b2 ( dẫn đơn đặt đứng ) h – chiều cao dẫn ( cm ) b – chiều dày dẫn ( cm ) với h = 60 mm = cm; b = 10 mm = 1cm ⇒ W = 0,17.6.12 = 1,02 ( cm3 ) • Ứng suất tính toán σ tt σ tt = M 1204, 44 = W 1, 02 =1180,82 ( kg/cm2 ) σ Ta thấy σ tt =1180 < cp = 1400 ( kg/cm2 ) ⇒ chọn dẫn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật Chọn cáp ngầm từ góp 22 kV đến máy biến áp: Trang 65 ĐỒ ÁN MÔN HỌC • GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Đường dây ngắn nên chọn theo dòng điện cho phép lâu dài Ta chọn cáp ngầm đồng - Điện áp: Uđm cáp ≥ UHT = 22 kV - Chọn tiết diện: Icp ≥ Ibt hay K1.K2.Icp ≥ Ibt • Cáp ngầm: nhiệt độ cho phép lâu dài cáp 70 0C, nhiệt độ môi trường định mức 150C, nhiệt độ môi trường xung quanh đặt cáp 250C ⇒ • K2 = θ cp − θ xq θ cp − θ dm = 70 − 25 70 − 15 = 0,905 Xác định K1: Ibt dòng điện bình thường cáp I bt max = I dmBA = S max 3.U dm = 45 3.22 = 0,5904 (kA) α S dmBA 0,5.180 = 3.U H 3.22 2,361( kA) Nhận xét: Ta thấy dòng làm việc bình thường tính theo phụ tải S 2max nhỏ dòng làm việc định mức máy biến áp Do dòng điện làm việc cực đại cáp chọn theo công suất định mức máy biến áp để phát triển phụ tải 22 kV chọn lại cáp tức ta chọn Ibtmax= 2,361 (kA) Do dòng điện làm việc bình thường cáp lớn nên ta phải dùng nhiều dây dẫn riêng lẻ ghép lại nhằm làm giảm dòng điện làm việc cáp Ta chọn cáp riêng lẽ đặt song song, lúc dòng điện làm việc cáp là: Ibt max = 2,361/3 = 0,787 ( kA ) Vậy ta có: K1 = ( cáp đặt song song khoảng cách trông thấy 200 mm ); K2 = 0,905; Ibt = 0,5904 (kA.) ⇒ I cp ≥ I bt max 0,5904 = K1.K 1.0,905 = 0,652(kA)=652(A) Trang 66 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Dựa vào điều kiện tài liệu tra cứu ta chọn cáp đồng ba lõi 24 kV có đai thép cách điện XPLE vỏ PVC hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo: R0 Tiết diện, Trọng lượng dây C0 µ F/km mm2 dẫn (kg/km) Ω/km 240 0,077 2124 0,29 • Kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức: Dòng điện lâu dài cho phép cáp (vùng mát 300C),A 760 1,3.K1.K2.Icp ≥ Icb max 1,3.K1.K2.Icp = 1,3.1.0,905.760 = 894,14 (A) 2.I bt max 2.590, 3 Icbmax = = = 393,6 (A) ⇒ 1,3.K1.K2.Icp = 894,14 (A) > Icbmax = 393,6 (A) thỏa điều kiện • Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch: Fchon ≥ Fmin = BN C BN = IN2.(tN + Tkck ) ⇒ BN = 8600 + 0, 05 ⇒ Fchọn = 240 (mm2) > = 8812,37 BN 8812,37 = C 171 = 51,53 ( mm2 ) thỏa điều kiện Vậy cáp chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật Chọn cáp từ góp 22 kV đến phụ tải: Do khoảng cách từ góp đến phụ tải lớn nên ta chọn dây theo mật độ dòng kinh tế, ta chọn cáp ngầm đồng • Điện áp: Uđm ≥ Uphụ tải = 22 kV • Tiết diện nhỏ dây chọn theo điều kiện: S kt = I bt max j kt Tacó: Ibt max =98,4 ( A ); Icbmax = 196,8 ( A ) Chọn cáp đồng có Tmax > 5000 ( giờ/năm ) nên jkt = ( A/mm2 ) Trang 67 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY 98, ⇒ Skt = = 49,2 ( A ) • Dựa vào điều kiện tài liệu tra cứu ta chọn cáp đồng ba lõi 24 kV cách điện XPLE có đai thép vỏ PLC hãng ALCATEL ( Pháp ) chế tạo: R0 Tiết diện, Trọng lượng dây C0 µ F/km mm2 dẫn (kg/km) Ω/km 70 0,267 612 0,29 • Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài: Dòng điện lâu dài cho phép cáp (vùng mát 300C),A 340 K1.K2.Icp ≥ Ibt max Với K1 = 1; K2 = 0,905 ⇒ K1.K2.Icp = 1.0,905.340 = 307,7 (A) > Ibt max = 98,4 ( A ) (thỏa) • Kiểm tra điều kiện phát nóng cưỡng bức: 1,3.K1.K2.Icp ≥ Icb max 1,3.K1.K2.Icp = 1,3.1.0,905.340 = 400 (A) ⇒ 1,3.K1.K2.Icp = 400 ( A ) > Icb max = 196,8 ( A )( thỏa ) • Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch: Fchon ≥ Fmin = BN C BN = IN2.(tN + Tkck ) ⇒ BN = 8600 + 0, 05 ⇒ Fchọn = 70 (mm2) > = 8812,37 BN 8812,37 = C 171 = 51,53 ( mm2 ) Vậy cáp chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật Chọn sứ cách điện a Cấp 220 kV: Chọn sứ treo: • Do trạm làm việc trời, có bụi bẩn nên chọn khoảng cách rò điện r0 = 20 mm/kV Trang 68 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY • Chiều dài đường rò rỉ: H = Uđm.r0 = 220.20 = 4400 mm • Chọn sứ treo ABB loại U120BS-K12, có thông số sau: - Điện áp định mức: 220 kV - Chiều cao bát sứ: 170 mm - Đường kính bát sứ: 255 mm - Đường dẫn dòng rò: L = 330 mm - Lực phá huỷ: 120 kN - Số bát chuỗi sứ: n = H/L + = 4400/330 + = 14,3 ( bát ) Vậy ta chọn chuỗi sứ có 15 bát sứ Chọn sứ đỡ: • Uđm sứ ≥ 220 kV • Lực điện động tác động lên đầu sứ đỡ góp 220 kV NM 3pha Cấp 220 kV chọn: l = 800 cm, a = 400 cm l 800 -2 Ftt = 1,76.10 i a = 1,76.10 13,75 400 = 6,65 ( kg ) -2 xk Ftt' = Ftt • H' H = 6,65.1,1 = 7,32 ( kg ) = 71,74 ( N ) Để thỏa mãn điều kiện ổn định động ta phải chọn sứ có lực phá huỷ thỏa mãn điều kiện chọn sứ đơn: Fcp = 0,6.Fph ≥ 71,74 N ⇒ Fph ≥ 119,56 ( N ) • Vậy chọn sứ có thông số sau: Loại sứ Điện áp định mức ( Uđm ) Lực phá hoại nhỏ ( Fph ) Chiều cao ( H ) b C-1050 YXA-T1 220 kV kN 2,3 m Cấp 110 kV: Chọn sứ treo: • Chiều dài đường rò rỉ: H = Uđm.r0 = 110.20 = 2200 mm • Chọn sứ treo ABB loại U80BL-K8, có thông số sau: - Điện áp định mức: 110 kV - Chiều cao bát sứ: 146 mm Trang 69 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY - Đường kính bát sứ: 255 mm - Đường dẫn dòng rò: L = 280 mm - Lực phá hủy: 80 kN - Số bát sứ chuỗi sứ: n = H/L + = 2200/280 + = 8,8 bát Vậy ta chọn chuỗi sứ có bát sứ c.Chọn sứ đỡ cấp 22 kV • Chọn điện áp: Uđm S ≥ Umạng = 22 kV • Chọn sứ kiểu C-170 YXA-T1 có thông số sau: Điện áp, kV Lực phá hoại nhỏ Định mức Thử nghiệm uốn, kN 30 170 ’ Kiểm tra ổn định động: F tt ≤ 0,6.Fph Với F’tt = Ftt.H’/H = Ftt.( H + h/2 )/H Ta có: Ftt = 46,13 ( kg ) ⇒ F’tt = 46,13.( 262 + 60/2 ) /262 = 51,4 ( kg ) = 504,2 ( N ) Và 0,6.Fph = 0,6.4 = 2,4 ( KN ) Do đó: F’tt < 0,6.Fph thỏa điều kiện ổn định động Vậy sứ đỡ chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật h Ftt F'tt H' H Trang 70 Chiều cao, mm 445 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY CHƯƠNG VIII ĐIỆN TỰ DÙNG CỦA TRẠM BIẾN ÁP I PHỤ TẢI TỰ DÙNG Điện tự dùng nguồn điện để cung cấp cho thao tác điều khiển, bảo vệ, tín hiệu, hệ thống chiếu sáng yêu cầu cần thiết khác cho hoạt động trạm; điện tự dùng có vai trò quan trọng nhà máy điện trạm biến áp phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống tự dùng lúc bình thường lúc cố Cấp tự dùng trạm 0,4 kV lấy từ góp 22 kV Để đạt tính liên tục vận hành có cố, chọn sơ đồ tự dùng hệ thống góp có phân đoạn Aptomat Trang 71 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY 22 kV Điện tự dùng TBA phụ thuộc vào loại trạm ( trạm khu vực, trạm địa phương ) có hay nhân viên trực thường xuyên… không phụ thuộc vào 0,4 kV tổng công suất trạm, thường nằm khoảng 50 – 500 kVA Trạm mà ta thiết kế thuộc loại trạm khu vực, chọn Std = 300 kVA II CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG Máy biến áp tự dùng không cho phép sử dụng qui tắc tải cố nói chung thời gian tải giờ/ngày, công suất máy biến áp tự dùng chọn theo điều kiện: Sđm B ≥ Smax td Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống tự dùng ta sử dụng hai máy biến áp Hai máy biến áp có công suất làm việc riêng lẽ, tức máy làm việc cung cấp đủ công suất cho phụ tải tự dùng ( máy biến áp lại đóng vai trò máy biến áp tự dùng dự phòng ) Do ta chọn hai máy biến áp tự dùng hãng ABB chế tạo, máy có thông số sau: III Công suất Điện áp ∆ P0 ∆ PN kVA 400 kV 22 / 0,4 W 840 W 5750 UN% Kích thước,mm Trọng lượng dài-rộng-cao 1620-1055-1500 kg 1440 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TẠI THANH GÓP 0,4 KV Vì cấp điện áp 0,4 kV < 1000 V Khi ngắn mạch phải xét đến thành phần điện trở phần tử tính hệ có tên Trang 72 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Vì công suất máy biến áp tự dùng nhỏ nhiều so với máy biến áp trạm nên xem hệ thống vô lớn tức sức điện động hệ thống không đổi Xác định điện kháng điện trở máy biến áp: Tổng trở máy biến áp tự dùng ZB = U N % U dmH 0,4 2.10 = 100 S dmB 100 400 = 0,016 ( Ω ) Điện trở U dmH 0,4 rB = ∆PN = 5750 S dmB 4002 = 0,006 ( Ω ) Điện kháng XB = Z B2 − rB2 = 0,016 − 0,006 = 0,015 ( Ω ) Sơ đồ thay tính ngắn mạch góp tự dùng r X r B B X B B N4 Dòng điện ngắn mạch : IN4 = UH 3.Z B / = 0,4 3.0,016 / = 28,868 ( kA ) Dòng điện xung kích: ixk = kxk.IN4 = IV 1,8.28,868 = 73,486 ( kA ) CHỌN APTOMAT, CÁP, THANH GÓP VÀ TỦ TỰ DÙNG Chọn Aptomat từ máy biến áp đến góp 0,4 kV: a Dòng điện làm việc qua Aptomat: I bt max = S 3.U = 300 3.0,4 = 433,013 ( A ) Trang 73 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Các điều kiện chọn Aptomat: Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Các điều kiện chọn sau: b - UđmAT ≥ Umang - IdmAT ≥ Ibtmax - ICđm AT ≥ IN Dựa vào điều kiện ta chọn Aptomat có thông số sau: Loại C801H Iđm , A 800 Udm , V 690 ICđm , kA 40 Kiểm tra: - Iđm = 800 (A) > Ibtmax = 433,013 (A) - Uđm = 690 (V) > Umang = 400 (V) - ICđm = 40 (kA) > IN = 28,868 ( kA ) Aptomat chọn thoả điều kiện kỹ thuật Chọn Aptomat phân đoạn Điều kiện chọn Aptomat phân đoạn giống Aptomat từ máy biến áp đến góp tương tự ta chọn Aptomat C801H Chọn cáp ngầm từ máy biến áp tự dùng đến góp 0,4 kV; từ góp đến tủ phân phối a Chọn cáp • Ở điều kiện bình thường máy biến áp tự dùng làm việc dòng điện làm việc bình thường xác định sau: I bt = • S 300 = 3.U 3.0,4 = 433,013 ( A ) Do ta chọn cáp đồng hạ áp, cách điện XLPE, lõi có thông số: - Dòng điện cho phép: Icp = 755 ( A ) - Điện áp định mức: Uđm = ( kV ) - Vật liệu dây dẫn: đồng - Số lõi: lõi - Tiết diện dây dẫn: 185 ( mm2 ) Trang 74 ĐỒ ÁN MÔN HỌC b GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY Nhiệt độ cho phép: 800C Kiểm tra cáp • Theo điều kiện phát nóng lâu dài bình thường: k1.k2.Icp ≥ Ilvbt K1 = θ cp − θ θ cp − θ dm = 80 − 25 80 − 15 = 0,92 K2 = 0,92 – hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song (có cáp đặt cách 200 mm) ⇒ K1.K2.Icp = 0,92.0,92.755 = 639,032 (A) > Ilvbt = 433,013 (A) ⇒ thoả điều kiện phát nóng • Theo điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch: BN Fchọn ≥ Fmin = C với CCu = 171 ( A2s/mm2 ) B N = I N t N + Tkck = 28,868 10 + 0,05 BN Fmin = C = = 29580,9 ( A2.s ) 29580 ,9 170 = 173 (mm2) Fchọn = 185 (mm2) > Fmin = 173 (mm2) ⇒ thoả điều kiện ổn định nhiệt Vậy cáp chọn thoả yêu cầu kỹ thuật Chọn góp 0,4 kV Chọn góp cứng ( dẫn đơn, đặt đứng ) Chọn dẫn đồng, tiết diện chữ nhật có sơn có thông số sau: Kích thước dẫn, mm 40 x a Tiết diện thanh, mm2 200 Trọng lượng thanh, kG/m 1,780 Dòng điện cho phép thanh, A 700 Theo điều kiện phát nóng cưỡng bức: K1.K2.Icp ≥ Icbmax Với K1 = 1; K2 = 0,88; Icbmax = 433,013 (A) ⇒ K1.K2.Icp = 1.0,88.700 = 616 (A) > Icbmax = 433,013 (A) ⇒ thoả điều kiện phát nóng b Theo điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch: Trang 75 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY BN Fchọn ≥ Fmin = C với CCu = 171 ( A2s/mm2 ) B N = I N t N + Tkck = 28,868 10 + 0,05 BN Fmin = C = = 29580,9 ( A2.s ) 29580 ,9 170 = 173 (mm2) Fchọn = 200 (mm2) > Fmin = 173 (mm2) ⇒ thoả điều kiện ổn định nhiệt Vậy dẫn chọn thoả mãn yêu cầu kỹ thuật Chọn tủ tự dùng Để đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho hệ thống tự dùng, ta sử dụng hai tủ đặt hai phân đoạn góp 0,4 kV Chọn tủ MNS ABB chế tạo có thông số sau: Kích thước khung, mm Dài Rộng Sâu 2200 800 600 Iđm ,A 600 Thanh Iôđnh, kA Iôđđ, kA 50 (1s) 75 Iđm, A 400 Thanh nhánh Iôđnh, kA Iôđđ, kA 40 (1s) 60 Tủ tự dùng sử dụng Aptomat tổng loại: C801H Merlin Gerlin chế tạo, có thông số sau: - Iđm = 800 (A) - Uđm = 690 (A) - Icắt đm = 40 (kA) Mỗi tủ có lộ tự dùng, nhánh sử dụng Aptomat để dóng cắt: - Inhánh = 433,013 / = 61,859 (A) Các Aptomat nhánh loại: NC100H 10 → 100 (A) Merlin Gerlin chế tạo, có thông số: - Iđm = 100 (A) - Uđm = 440 (V), Icắt đm = (kA) Trang 76 ... tiêu thụ - Trạm biến áp giảm áp có hai loai: • Trạm biến áp trung gian hay trạm biến áp : trạm nhận điện áp từ hệ thống có điện áp từ 220 KV đến 22KV biến đổi xuống 10 KV, KV • Trạm biến áp phân... cho trạm biến áp Trang 70 Trang ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD:Th.S HUỲNH PHÁT HUY TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22KV CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP: ... B1 Trạm biến áp chung gọi trạm biến áp chính, trạm có nhiệm vụ nhận điện hệ thống với điện áp 220 KV biến đổi thành cấp điện áp 110/ 22/ 0,4KV - B2 Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ trạm biến