BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP  HỌ TÊN : NGUYỄN A NÍCH MSSV : 103103073 ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV VÀ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TP.HCM, THÁNG 01-2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP  HỌ TÊN : NGUYỄN A NÍCH MSSV : 103103073 ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN GVPB : NGUYỄN XUÂN PHÚ TP.HCM, THÁNG 01-2008 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 1 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH MỤC LỤC Lời nói đầu 7 Phần I THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 8 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống điện 9 1.2 Trạm biến áp 9 1.2.1 Theo điện áp 9 1.2.2 Theo địa dư 9 1.3 Cấu trúc của trạm biến áp 9 1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp 9 1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm 10 1.4 Yêu cầu khi thiết kế 10 Chương 2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 11 2.1 Khái niệm 11 2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải 11 2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải 12 2.4 Xác định max max , T  13 Chương 3 CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM 15 3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc 15 3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc 15 3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án 15 3.3.1 Phương án 1 15 3.3.2 Phương án 2 16 3.3.3 phương án 3 16 3.4 Lựa chọn phương án 17 Chương 4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 18 4.1 Chọn máy biến áp 18 4.1.1 Khái niệm chung 18 4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm 19 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 2 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH 4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án 22 4.2.1 Khái niệm 22 4.2.2 Một số sơ đồ nối điện cơ bản 23 4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 25 Chương 5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 27 5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch 27 5.1.1 Khái niệm 27 5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 27 5.1.3 Phương pháp tính ngắn mạch 27 5.1.4 Tính toán ngắn mạch cho trạm 29 5.2 Chọn máy cắt cho các phương án 34 5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt 34 5.2.2 Chọn máy cắt cho các phương án 35 Chương 6 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN KINH TẾ 41 6.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 41 6.1.1 Khái niệm 41 6.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây. 41 6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phương án 42 6.2 Tính toán kinh tế- kỹ thuật 43 6.2.1 Khái niệm 43 6.2.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, so sánh các phương án 43 6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phương án 45 6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án 46 Chương 7 CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 48 7.1 Khái niệm chung 48 7.2 Lựa chọn các khí cụ điện và các phần dẫn điện 48 7.2.1 Chọn máy cắt 48 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 3 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH 7.2.2 Chọn dao cách ly 49 7.2.3 Chọn thanh dẫn-thanh góp 50 7.2.3.1 Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn-thanh góp 51 7.2.3.2 Chọn thanh dẫn-thanh góp cho trạm 53 7.2.4 Chọn sứ cách điện 57 7.2.5 Chọn cáp điện lực 58 7.2.6 Chọn máy biến dòng điện 61 7.2.7 Chọn máy biến điện áp 65 7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm 69 Chương 8 TỔNG KẾT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 71 8.1 Sơ đồ cấu trúc 71 8.2 Máy biến áp chính của trạm 71 8.3 Sơ đồ nối điện 71 8.4 Dòng điện ngắn mạch 72 8.5 Máy cắt 72 8.6 Tổn hao, chi phí tính toán 73 8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện 73 8.7.1 Dao cách ly 110 kV 73 8.7.2 Thanh góp – thanh dẫn 73 8.7.3 Sứ cách điện 74 8.7.4 Cáp điện lực 74 8.7.5 Máy biến dòng điện 75 8.7.6 Máy biến điện áp 76 8.8 Máy biến áp tự dùng 76 Chương 9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 77 9.1 Khái niệm chung 77 9.2 Một số yêu cầu kinh tế - kỹ thuật 77 9.3 Cột thu sét và phạm vi bảo vệ 77 9.3.1 Cột chống sét sử dụng kim thu sét 77 9.3.2 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét 78 9.4 Tính toán bảo vệ cột chống sét 79 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 4 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Chương 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 87 10.1 Các vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống nối đất 87 10.1.1 Nối đất tự nhiên 87 10.1.2 Hệ thống nối đất nhân tạo (R nt ) 88 10.2 Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất 90 10.2.1 Tính toán nối đất tự nhiên 90 10.2.2 Tính toán nối đất nhân tạo 91 10.2.3 Kết luận 93 10.3 Tính tổng trở xung của hệ thống nối đất có bổ sung 93 10.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét 96 10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế 97 Phần II THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 98 Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 101 11.1 Khái niệm 101 11.2 Tính toán thiết kế 101 11.2.1 Tính toán sụt áp và chọn dây cho 101 đường dây phân phối 101 11.2.1.1 Tính sụt áp cho một đoạn của phát tuyến 101 11.2.1.2 Trình tự chọn dây cho phát tuyến 103 11.2.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây phân phối 106 11.2.3 Tính toán tổn thất điện năng 108 11.3 Tính toán chi phí hàng năm 108 11.4 Tính toán thiết kế 110 11.4.1 Chọn dây cho phát tuyến và tính tổn thất điện áp 110 11.4.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây 111 11.4.3 Tính tổn thất điện năng 111 11.4.4 Tính tổng chi phí hàng năm của phát tuyến 112 Chương 12 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ BÙ ỨNG ĐỘNG 113 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 5 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH 12.1 Khái niệm 113 12.2 Tính toán bù công suất kháng 113 12.3 Tính toán mẫu cho phương án 4 vị trí bù 114 12.4 Phương án 5 vị trí tụ bù 119 12.5 Phương án 6 vị trí tụ bù 120 12.6 Phương án 7 vị trí tụ bù 121 12.7 So sánh lựa chọn phương án bù 122 12.8 Tính toán tổn thất lúc phụ tải cực đại có bù công suất kháng 124 12.9 Tính toán bù ứng động 127 12.10 Tính toán lúc phụ tải cực tiểu và có bù ứng động 130 Chương 13 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO TRẠM 136 13.1 Kết quả bù công suất kháng 136 13.2 Kết quả tổng tiết kiệm theo bù tổng C t 137 13.3 Sơ đồ tuyến đường dây lúc phụ tải max và lúc phụ tải min = 40% phụ tải max 140 13.4 Phân bố công suất và phân bố trạm cho tuyến đường dây sau khi có bù công suất kháng 140 13.5 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực đại 142 13.6 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực tiểu 149 Chương 14 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ PHỐI HỢP BẢO VỆ 157 14.1 Tính toán ngắn mạch 157 14.1.1 Các công thức tính tổng trở trong đường dây phân phối hình tia 157 14.1.2 Các dạng ngắn mạch 158 14.1.3 Tính dòng ngắn mạch 159 14.1.3.1 Tính dòng ngắn mạch ứng với Z f = 0  161 14.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch ứng với Z f = 10  163 14.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch cho đường dây nhánh đến trạm biến áp 164 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 6 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH 14.2 Phối hợp bảo vệ 166 14.2.1 Phối hợp Recloser và cầu chì (ACR - FCO) 166 14.2.2 Tính toán bảo vệ 167 Chương 15 KẾT LUẬN 170 Tài liệu tham khảo 171 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 7 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Lời nói đầu Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc… Ở nước ta cùng với quá trình công nghiệp hoá- hiện đại hoá nền kinh tế, điện năng càng giữ vai trò chủ đạo đóng góp giá trị không nhỏ cho ngân sách nhà nước. Trong những năm qua ngành điện Việt Nam đã đạt những thành tựu to lớn, cơ bản đáp ứng được nhu cầu điện năng của nền kinh tế quốc dân với tốc độ tăng trưởng bình quân 15%/năm.Dự báo đến năm 2010 sản lượng điện sẽ đạt tới 80 tỉ KWh và bình quân đầu người là 900KWh/người/năm. Qua đó chúng ta thấy rằng việc việc sản xuất điện năng là vấn đề quan trọng, cần được quan tâm và chú trọng nhiều hơn. Dù đã rất cố gắng, nhưng bài luận văn này sẽ không tránh khỏi những thiêu sót. Vì vậy mong thầy cô và các bạn tận tình góp ý để bài luận văn của em được hoàn thiện hơn [...].. .Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp PHẦN I THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110 /22KV GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 8 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Giới thiệu hệ thống điện - Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện - Điện năng được sản xuất... yêu cầu, trạm biến áp còn là nơi phân phối điện năng đến các phụ tải Người ta phân loại trạm theo: 1.2.1 Theo điện áp - Trạm biến áp tăng: đặt ở các nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng từ cấp điện áp máy phát lên cấp điện áp truyền tải - Trạm biến áp hạ áp: đặt gần ở các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện áp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu của phụ tải - Trạm biến áp trung gian:... VĂN HIẾN Trang - 17 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Chương 4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 4.1 Chọn máy biến áp 4.1.1 Khái niệm chung: - Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Điện năng được sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến nơi tiêu thụ ở xa qua đường dây cao thế 110, 220,500Kv… Ở cuối đường. .. tải và phân phối đến nhà tiêu thụ bằng dây dẫn Trong quá trình truyền tải điện có phát sinh tổn thất trên đường dây nên trước khi truyền đi xa phải đưa lên điện cao áp để truyền tải và hạ xuống thấp ở điện áp tương ứng để đưa đến phụ tải Do đó trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện 1.2 Trạm biến áp Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác tuỳ thep yêu cầu, trạm. .. GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 16 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp HEÄ THOÁN G 110KV 22KV Ưu điểm: Hình 3.3.3 - Vận hành rõ ràng, linh hoạt - Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố - Đảm bảo cung cấp điện liên tục trong mọi trường hợp - Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng Khuyết điểm: - Máy biến áp thường làm việc non tải - Chi phí xây... TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 9 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp - Hệ thống chống sét nối đất - Hệ thống điện tự dùng - Khu vực phòng điều hành - Khu vực phòng phân phối 1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm - Gần các phụ tải - Thuận tiện trong giao thông - Đặt ở những nơi khô ráo - Tránh các vùng đất dễ bị sạt lỡ - Tránh xa các khu vực dễ gây cháy nổ 1.4 Yêu cầu khi thiết. .. Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với mạng phân phối( 22,15,0.4Kv) - Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý những đặc điểm sau: - Máy biến áp là thiết bị không tự phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng từ cấp này sang cấp khác - Công suất của máy biến áp được chế tạo theo tiêu chuẩn của mỗi nước tuổi thọ và khả năng quá tải của máy biến áp tuỳ thuộc vào nhiệt độ... 3.23 - Điện kháng trên 1Km đường dây x0  0.4 / km - Điện kháng đường dây * X dd x0 Scb 100  l 2  0.2 x30 x  0.0454(dvtd ) 2 2 U cb 1152 - Điện kháng hệ thống X HT  Scb 100   0.025(dvtd ) S NM 4000 - Hệ số xung kích GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 29 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp K xk  1.8  Phương án I: Sơ đồ hệ thống: HEÄ THOÁNG 110KV 22KV Hình 5.1.4.I Sơ đồ biến. .. hai lưới điện khác nhau 1.2.2 Theo địa dư Trạm biến áp khu vực: được cấp điện từ mạng chính cung cấp cho các khu vực lớn: thành phố, khu công nghiệp… Trạm biến áp địa phương: được cấp điện từ mạng phân phối cấp điện cho các địa phương, nhà máy xí nghiệp nhỏ… 1.3 Cấu trúc của trạm biến áp 1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp - Máy biến áp( MBA) trung tâm - Hệ thống thanh cái, dao cách ly - Hệ thống... TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 25 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp 110KV 10MVA 10MVA 10MVA 22KV Hình 4.2.3(b) GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 26 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Chương 5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch 5.1.1 Khái niệm - Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau hay . cho đường dây nhánh đến trạm biến áp 164 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 6 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH 14.2 Phối hợp bảo vệ 166 14.2.1 Phối hợp Recloser và. 96 10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế 97 Phần II THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 98 Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 101 11.1 Khái niệm 101 11.2 Tính toán thiết kế 101 11.2.1. đó trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện 1.2 Trạm biến áp Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác tuỳ thep yêu cầu, trạm biến áp còn là nơi phân