Mục lục Chương 1 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110kV TỪ LIÊM 9 1 1 Đặc điểm tự nhiên 9 1 1 1 Vị trí địa lý 9 1 1 2 Đặc điểm kinh tế xã hội 9 1 1 Hiện trạng nguồn và lưới điện hiện tại 9 1 2 1 Nguồn điện 9 1 2 2 Lưới 110kV 10 1 2 3 Lưới điện phân phối 10 1 2 4 Các trạm biến áp 10 1 2 5 Sự cần thiết của việc xây dựng trạm 10 Chương 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 12 2 1 Xác định phụ tải 12 2 1 1 Xác định nhu cầu phụ tải 12 2 1 2 Dự báo nhu cầu phụ tải 13 2 1 3 Đ.
Đặc điểm tự nhiên
Vị trí địa lý
Bắc Từ Liêm là một quận thuộc Hà Nội, nằm ở phía bờ nam sông Hồng Quận này giáp với quận Tây Hồ ở phía đông, quận Cầu Giấy ở phía đông nam, huyện Đan Phượng và Hoài Đức ở phía tây, quận Nam Từ Liêm ở phía nam, và huyện Đông Anh ở phía bắc.
- Quận được thành lập theo Nghị quyết số 132/NQ-CP ngày 27 tháng
Vào năm 2013, Chính phủ đã quyết định tách 9 xã gồm Thượng Cát, Liên Mạc, Tây Tựu, Thụy Phương, Minh Khai, Phú Diễn, Đông Ngạc, Xuân Đỉnh, Cổ Nhuế; cùng với 9,30 ha diện tích tự nhiên và 596 nhân khẩu của xã Xuân Phương; và 75,48 ha diện tích tự nhiên cùng 10.126 nhân khẩu của thị trấn Cầu Diễn thuộc huyện Từ Liêm cũ.
- Quận Bắc Từ Liêm có diện tích 4.335,34 ha (43,35 km²), dân số là 320.414 người (2013).
- Quận gồm 13 phường: Cổ Nhuế 1, Cổ Nhuế 2, Đông Ngạc, Đức Thắng, LiênMạc, Minh Khai, Phú Diễn, Phúc Diễn, Tây Tựu,Thượng Cát, Thụy Phương, Xuân Đỉnh, Xuân Tảo.
Hiện trạng nguồn và lưới điện hiện tại
Nguồn điện
Hiện nay, thành phố Hà Nội nhận điện từ Hệ thống điện Miền Bắc qua các đường dây truyền tải 500kV, 220kV và 110kV, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho khu vực thủ đô.
Hà Nội là trung tâm lưới truyền tải điện quan trọng của đồng bằng Sông Hồng, nhận điện từ ba nguồn chính: phía Tây Bắc từ nhà máy thủy điện Hòa Bình và phía Đông Bắc từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại.
Uông Bí kết nối với hệ thống lưới điện miền Nam thông qua lưới điện 500kV, hình thành một hệ thống truyền tải khép kín với trung tâm là Hà Nội.
- Khu vực quận bắc Từ Liêm đang được cấp điện từ các trạm như :
Trạm 110kV Chèm (2x63MVA), trạm 110kV Nghĩa Đô (3x63MVA), trạm110kV Nhật Tân (2x63+1x40MVA), trạm 110kV Cầu Diễn (1x63MVA)
Lưới 110kV
Lưới điện 110kV tại Hà Nội, đặc biệt là quận Bắc Từ Liêm, được thiết kế với các trạm 110kV thường được cấp điện từ hai đường dây 110kV và có ít nhất hai máy biến áp Điều này giúp tăng cường tính linh hoạt trong vận hành và nâng cao độ an toàn trong việc cung cấp điện.
Theo thống kê từ phòng kế hoạch công ty điện lực Hà Nội, các tuyến đường dây 110kV hiện tại có tiết diện dây nhỏ, không đủ khả năng tải công suất cho các phụ tải hiện tại và tương lai Đa số các đường dây này là đường dây nổi, khiến việc nâng cao khả năng tải trở nên rất khó khăn.
Lưới điện phân phối
- Lưới điện trung áp quận bắc Từ Liêm gồm 2 cấp điện áp chính là 35kV, 22kV
Lưới điện 35kV (2 lộ) đang hoạt động mạnh mẽ, cung cấp điện năng cho các khu vực ngoại thành Hà Nội, bao gồm các phường như Thượng Cát, Liên Mạc, Thụy Phương và Đông Ngạc 2.
Lưới điện 22kV (18 lộ) đang phát triển mạnh mẽ, chủ yếu tập trung ở khu vực nội thành, các khu công nghiệp và các khu đô thị mới như phường Tây Tựu và Đông Ngạc 2.
Các lộ đã được khép mạch vòng đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục
Các trạm biến áp
Theo thống kê từ Công ty Điện lực Bắc Từ Liêm, quận hiện có 467 trạm biến áp phân phối, với 522 MBA hoạt động ở cấp điện áp 35/0,4 và 22/0,4, tổng dung lượng đạt 322495 kVA.
- 271 TBA là tài sản công ty với 292MBA
- 196TBA là tài sản khách hàng với 230 MBA
Sự cần thiết của việc xây dựng trạm
Trong giai đoạn kinh tế khó khăn, phụ tải của vùng I vẫn duy trì mức tăng trưởng cao, với công suất cực đại từ 1140 MVA năm 2010 tăng lên 1539 MVA vào năm 2013, tương ứng với mức tăng trung bình 11% mỗi năm Đặc biệt, phụ tải ở phía Bắc vùng này tăng trưởng mạnh hơn so với khu vực phía Nam, nhờ sự ra đời của nhiều công trình lớn như KĐT Royal City, KĐT Times City, tòa nhà Lotte, tháp đôi EVN và tòa nhà Quốc Hội.
Trong thời gian tới, khi nền kinh tế ổn định, phụ tải vùng I dự kiến sẽ tăng trưởng mạnh mẽ với sự hoạt động của các khu đô thị, tòa nhà và trung tâm thương mại Các dự án như KĐT Hồ Tây, KĐT Cầu Giấy và KĐT Thành phố Giao lưu cũng sẽ đi vào vận hành Do đó, cần tập trung phát triển các nguồn điện 110kV và đường dây 110kV để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng trong tương lai của vùng I.
Tốc độ phát triển phụ tải tại khu vực phía Bắc vùng I đang tăng trưởng mạnh, đặc biệt tại quận Bắc Từ Liêm và các khu vực lân cận Nơi đây xuất hiện nhiều phụ tải lớn với mức tiêu thụ điện cao, bao gồm các khu công nghiệp, sự mở rộng sản xuất của các nhà máy, và các khu đô thị mới.
Khu vực Cổ Nhuế, Ngoại giao đoàn, và các khách sạn 5 sao như Tập đoàn Dầu khí, cùng với các khu đô thị mới như Mễ Đình-Mễ Trì và Thành phố Giao lưu, đang phát triển mạnh mẽ Theo dự kiến của công ty điện lực Bắc Từ Liêm, các trạm biến áp trong khu vực sẽ đạt công suất trên 90% Do đó, cần có các phương án cấp nguồn hiệu quả để đáp ứng nhu cầu phụ tải trong giai đoạn tới.
Việc đầu tư xây dựng trạm biến áp 110kV Từ Liêm là cần thiết để đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và ổn định cho khu vực quận Bắc Từ Liêm và các vùng lân cận, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện trong giai đoạn hiện tại và những năm tiếp theo.
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
Xác định phụ tải
2.1.1 Xác định nhu cầu phụ tải
Theo sở điện lực thành phố Hà Nội thì thành phố Hà Nội được chia thành 4 vùng phụ tải:
Vùng phụ tải I tại Hà Nội bao gồm các quận trung tâm như Hai Bà Trưng, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hoàng Mai, Cầu Giấy, Ba Đình, Tây Hồ, Thanh Xuân, Hà Đông, cùng với hai quận Từ Liêm và Thanh Trì, nằm ở hữu ngạn sông Hồng của Hà Nội cũ.
Vùng phụ tải II: Gồm 5 huyện Sóc Sơn, Đông Anh, Gia Lâm, Long Biên, Mê Linh (Tả ngạn sông Hồng – Hà Nội cũ và Mê Linh).
Vùng phụ tải III bao gồm thị xã Sơn Tây và sáu huyện nằm phía Bắc quốc lộ 6, cụ thể là Ba Vì, Phúc Thọ, Đan Phượng, Hoài Đức, Thạch Thất và Quốc Oai, thuộc tỉnh Hà Tây cũ.
Vùng phụ tải IV: Gồm quận Hà Đông và 06 huyện phía Nam quốc lộ 6 (tỉnh
Hà Tây cũ) : Chương Mỹ, Thanh Oai, Thường Tín, Phú Xuyên, Ứng Hòa, Mỹ Đức.
- Theo điện lực Hà Nội ta có bảng thống kê về nhu cầu phụ tải vùng I thành phố Hà Nội
Bảng 2.1 : Bảng thống kê nhu cầu phụ tải vùng I tp Hà Nội
2.1.2 Dự báo nhu cầu phụ tải
Dự báo phụ tải điện là nhiệm vụ quan trọng đối với các nhà lập dự án và thiết kế cung cấp điện Dự báo không chính xác có thể dẫn đến những hệ lụy nghiêm trọng cho nền kinh tế; nếu dự báo quá thấp, sẽ không đủ điện năng cung cấp, có thể phải cắt giảm phụ tải, gây thiệt hại kinh tế Ngược lại, nếu dự báo quá cao, sẽ dẫn đến việc huy động vốn lớn, tăng chi phí đầu tư và hao tổn năng lượng Do đó, việc dự báo phụ tải điện chính xác là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững cho nền kinh tế.
- Các biện pháp dự báo phụ tải :
TT Danh mục Đơn vị 2013 2015
2 Nhu cầu CS trạm 110kV MVA 1956
3 Trạm 110kV đã có MVA 1898
4 Cân bằng thừa thiếu MVA -58
1 Phương pháp tính hệ số vượt trước : Phương pháp này giúp chúng ta thấy khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân.
2 Phương pháp tính trực tiếp : Nội dung của phương pháp này là xác định nhu cầu điện năng của năm dự báo, dựa trên tổng sản lượng kinh tế của các ngành của năm đó và suất tiêu hao điện năng của từng loại sản phẩm Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác với nền kinh tế phát triển có kế hoạch và ổn định. Phương pháp này thường dùng cho các dự báo ngắn hạn
3 Phương pháp ngoại suy theo thời gian : Nội dung cơ bản của phương pháp là nghiên cứu sự biểu diễn nhu cầu điện năng trong quá khứ tương đối ổn định rồi tìm ra quy luật nào đó rồi dự báo cho tương lai Ưu điểm của phương pháp là kết quả sẽ chính xác nếu tương lai không bị nhiễu
4 Phương pháp tương quan : Nội dung của phương pháp là nghiên cứu mối tương quan giữa điện năng tiêu thụ và các chỉ tiêu kinh tế khác như sản lượng, nền kinh tế quốc dân … Dựa trên mối quan hệ tương quan đã xác định và dựa vào dự báo sự phát triển nền kinh tế chúng ta dự báo được nhu cầu điện năng Nhược điểm của phương pháp này là muốn lập được dự báo nhu cầu điện năng phải dự báo được nhu cầu phát triển kinh tế
5 Phương pháp đối chiếu : Nội dung là so sánh nhu cầu phát triển điện năng của các nước có hoàn cảnh tương tự Phương pháp này tính toán đơn giản và cho kết quả tương đối chính xác nên được dùng trong các dự báo tầm ngắn và tầm trung
6 Phương pháp chuyên gia : Nội dung chính là dựa trên sự hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia giỏi Các chuyên gia sẽ đưa ra các dự báo của mình Phương pháp này hiện này được áp dụng rộng rãi để dự báo tầm trung và tầm xa.
Dựa theo tình hình thực tế và kiến thức đã học,ta chọn dự báo phụ tải theo phương pháp ngoại suy theo thời gian
Theo bảng thống kê của công ty điện lực bắc Từ Liêm về phụ tải của toàn quận bắc Từ Liêm,ta có bảng số liệu
Bảng 2.2 : Bảng thống kê phụ tải quận Bắc Từ Liêm qua các năm
Nhận thấy rằng phụ tải tăng theo cách tuyến tính qua các năm, việc áp dụng Matlab để dự báo phụ tải trở nên cần thiết Mối liên hệ giữa năm và phụ tải được thể hiện rõ ràng thông qua một phương trình cụ thể.
Dự báo phụ tải tới năm 2020-2030
Bảng 2.3 : Dự báo phụ tải 2020 – 2030
2.1.3 Đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải có ý nghĩa lớn đối với việc tính toán thiết kế và đặc biệt trong vận hành mạng điện Có rất nhiều tham số quan trọng được xác định từ đồ thị phụ tải như: thời gian sử dụng công suất cực đại, thời gian hao tổn công suất cực đại, hệ số điền kín hệ số mang tải,… mà thông qua đó ta có thể chọn thiết bị, xác định lượng điện năng tiêu thụ, tổn thất điện năng, đánh giá chế độ làm việc của mạng điện,… Để xây dựng được đồ thị phụ tải điển hình cho toàn bộ lưới điện của huyện ta dựa vào phương pháp đo đếm trực tiếp công suất tiêu thụ ở các thời điểm khác nhau trong ngày, khoảng thời gian theo dõi là 1 tiếng ghi lại một lần Để có các thông số tính toán của trạm biến áp 110kV Từ Liêm ta chọn trạm 110kV Chèm. Đây là trạm có công suất lớn, mang đầy đủ tính chất tải
Dựa trên kinh nghiệm của công nhân vận hành lưới điện và điều kiện thực tế địa phương, tháng 9 ghi nhận lượng điện tiêu thụ cao nhất trong mùa hè, trong khi tháng 1 là tháng có mức sử dụng điện năng thấp nhất trong mùa đông Vì vậy, chúng tôi đã chọn hai tháng này để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình của lưới điện.
Số liệu được lấy từ nhật ký vận hành của trạm tháng 1 và tháng 9 năm 2015 thể hiện trong bảng
Bảng 2.4 : Phụ tải một ngày điển hình ở trạm 110kV Chèm
Bằng cách cộng đồ thị phụ tải điển hình giữa ngày mùa đông với ngày mùa hè ta sẽ được đồ thị phụ tải của năm.
Hình 2.1 - Đồ thị phụ tải ngày mùa đông điển hình
Hình 2.2 - Đồ thị phụ tải ngày mùa hè điển hình
Hình 2.3 - Đồ thị phụ tải năm
Dựa vào đồ thị phụ tải, chúng ta có thể xác định các tham số đặc trưng của lưới điện, bao gồm thời gian sử dụng công suất cực đại, thời gian hao tổn công suất cực đại và hệ số điền kín Thông qua đồ thị phụ tải hàng năm, những thông số này sẽ giúp đánh giá hiệu quả hoạt động của lưới điện.
- Thời gian sử dụng công suất cực đại:
Tmax = (2-1) Đối với trạm Chèm ta tính được: TmaxC15(h)
- Thời gian hao tổn công suất cực đại:
Từ năm 2015 tới năm 2020,dự kiến công suất tăng 50282 kVA.
Từ năm 2015 tới năm 2025 dự kiến công suất tăng 100668 kVA
Trong giai đoạn đến năm 2020, sẽ xây dựng trạm biến áp (TBA) với một máy biến áp (MBA) có công suất 63MVA Khi nhu cầu phụ tải tăng lên vào năm 2020, sẽ lắp đặt thêm một MBA 63MVA nữa, nâng tổng công suất của trạm lên 2x63MVA.
Chọn MBA 115/23kV công suất 63MVA của công ty Đông Anh chế tạo với các thông số kỹ thuật sau
Bảng 2.5 : Bảng thông số kỹ thuật của MBA 110kV
Địa điểm xây dựng trạm
2.2.1 Các yêu cầu về nơi đặt trạm
Việc lựa chọn địa điểm trạm phải theo các tiêu chuẩn sau:
- Gần trung tâm phụ tải.
- Thuận lợi cho đường dây 110kV và các xuất tuyến 22kV ra, vào trạm.
- Giao thông thuận lợi cho quá trình vận chuyển thiết bị cho trạm biến áp và quá trình vận hành sau này.
- Phù hợp với quy hoạch chung Hà Nội, quy hoạch phân khu và quy hoạch điện.
Vị trí đặt trạm được xác định theo công thức:
Sau khi khảo sát thực địa và làm việc với các cơ quan như Sở Quy hoạch Kiến trúc, Viện Quy hoạch Xây dựng và UBND quận Bắc Từ Liêm, đơn vị tư vấn cùng chủ đầu tư đã đề xuất hai phương án vị trí xây dựng trạm biến áp 110kV Từ Liêm.
Trạm biến áp 110kV Từ Liêm được đặt gần tuyến đường liên xã Cầu Noi – Học viện Cảnh Sát, với cổng và lối vào trạm kết nối trực tiếp với tuyến đường này.
Phương án 1 mang lại lợi ích cho việc giao thông vào trạm, nhưng đồng thời cũng tạo ra một khu vực đất xen kẹt giữa trạm và Nhà máy XLNT Tây sông Nhuệ.
Trạm biến áp 110kV Từ Liêm đặt sát Nhà máy XLNT Tây sông Nhuệ Đường vào trạm khớp nối với đường vào Nhà máy XLNT Tây sông Nhuệ.
Phương án 2 không thuận lợi cho đường giao thông ra vào trạm, tuy nhiên không gây ra nhiều diện tích đất xen kẹt.
Với những thuận lợi và khó khăn nêu trên ta chọn phương án 1
2.2.3 Đặc điểm nơi đặt trạm : Điều kiện địa hình:
Trạm được xây dựng trên khu đất nông nghiệp (ruộng trũng) cạnh đường nhựa Cầu Nối, gần Học viện Cảnh sát tại phường Cổ Nhuế 2, quận Bắc Từ Liêm Vị trí này thuận lợi cho việc thi công và kết nối với đường dây 110kV hiện có, đồng thời đáp ứng điều kiện thuỷ văn cần thiết cho dự án.
Nằm trong khu vực cánh đồng (ruộng trũng), có nước ngầm do nước mưa và nước mặt cung cấp.
Cấu tạo địa chất của đất thường theo dạng phân lớp, với các lớp có cường độ chịu tải khác nhau Điều này rất quan trọng để tính toán cho các công trình xây dựng có tải trọng lớn, nhằm đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình.
Lớp đất trồng có độ dày từ 0,2 đến 0,3 mét, chứa nhiều chất hữu cơ nhưng không có tính năng xây dựng Khi thi công, cần phải bóc bỏ lớp đất này.
Lớp 2 phân bố dưới lớp 1 Chiều dày lớp từ 1,9 đến 2,1 mét, thành phần chủ yếu là lớp sét màu nâu, nâu xám, trạng thái dẻo, dẻo mềm.
Lớp 3 phân bố dưới lớp 2 Chiều sâu lớp khoan đến 15 mét, thành phần chủ yếu là lớp sét vàng xám, trắng xám xen lẫn những ổ cất, trạng thái dẻo.
Kết quả đo điện trở suất của đất tại hiện trường cho thấy giá trị trung bình đạt 72 (Ω/m) sau khi xử lý số liệu trong phòng.
- Đặc điểm địa chất thủy văn :
Khu vực TBA chủ yếu là ruộng rau muống và hệ thống ao hồ, chịu ảnh hưởng lớn từ nước mặt, mà nước mặt lại phụ thuộc vào lượng mưa và hệ thống bơm tưới Trong mùa khô từ tháng 11 đến tháng 1 hàng năm, toàn bộ khu vực trở nên khô cạn, chỉ còn lại nước trong các ao, hồ và sông Pheo.
- Nước dưới đất: Do TBA nằm trên ruộng rau muống, độ sâu lỗ khoan đến 15m trong đó hiện tại mực nước ngầm cao nhất tại LK là 1,7 m
2.2.4 Lựa chọn sơ đồ nối điện chính Để thiết kế đường dây 110kV cấp cho TBA 110kV Từ Liêm ta thiết kế hai mạch cho đường dây này nhằm đảm bảo cung cấp điện với độ tin cậy cao Đường dây hai mạch cấp điện cho TBA 110kV Từ Liêm được đấu transit với lộ đường dây Chèm – Mỹ Đình.
Sơ đồ nối dây của trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải
- Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong việc vận hành và xử lý lúc sự cố
- An toàn khi vận hành và lúc sửa chữa
- Hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
Sơ đồ nối dây phía sơ cấp phụ thuộc vào nhiều thông số như
- Điện áp định mức : 110kV
- Công suất và số lượng MBA : 1x63MVA
Phụ tải loại I cần có chế độ làm việc ổn định với yêu cầu cung cấp điện liên tục và đảm bảo độ tin cậy cao trong quá trình cung cấp điện.
Sơ đồ nối điện phía cao áp 110kV
Dựa trên lý thuyết đã học và tình hình thực tế, chúng tôi đã lựa chọn sơ đồ nối điện chính phía 110kV là sơ đồ cầu đầy đủ với 05 máy cắt Sơ đồ này mang lại nhiều ưu điểm quan trọng, bao gồm khả năng vận hành ổn định và linh hoạt trong việc phân phối điện năng.
Tạo mạch vòng, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Đảm bảo độ linh hoạt trong mọi trường hợp vận hành của lưới điện.
- Ngăn đường dây 171 và 172, mỗi ngăn gồm : Gồm 1 máy cắt, 2 dao cách ly, 1 máy biến dòng và 1 máy biến điện áp
- Ngăn cầu 112 : Gồm 1 máy cắt, 2 dao cách ly
- Ngăn MBA : Gồm 1 máy cắt, 1 dao cách ly, 1 chống sét van, 1 dao nối đất,
Sơ đồ nối điện phía 22kV
Trạm được thiết kế với 02 máy biến áp 110/22kV nên phía 22kV chọn sơ đồ một thanh cái có phân đoạn bằng máy cắt
- Phân đoạn 1 (C41) gồm các tủ sau : 01 tủ lộ tổng, 01 tủ phân đoạn, 01 tủ đo lường, 01 tủ tự dùng và các tủ xuất tuyến.
- Phân đoạn 2 (C42) gồm các tủ sau : 01 tủ lộ tổng, 01 tủ dao cắm, 01 tủ đo lường, 01 tủ tự dùng và các tủ xuất tuyến.
2.2.5 Mặt bằng bố trí thiết bị
Mặt bằng bố trí thiết bị trạm được thiết kế theo sơ đồ cầu đủ, tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam Thiết kế này đảm bảo thuận tiện cho việc lắp đặt, sửa chữa, đồng thời đảm bảo an toàn và mỹ quan chung.
Gồm hệ thống phân phối 110kV, máy biến áp lực, các máy biến áp tự dùng và hệ thống tụ bù.
- Máy biến áp lực được đặt trên bệ đỡ bằng bê tông cốt thép.
- Các máy biến áp tự dùng kiểu trạm trụ.
- Các thiết bị phân phối, đo lường và bảo vệ 110kV và 22kV được đặt trên các trụ đỡ bằng thép hình mạ kẽm.
- Hệ thống cáp thông tin, điều khiển và bảo vệ được bố trí trong mương cáp.
- Cáp lộ đi và đến của MBA tự dùng, hệ thống tụ bù được đi trong mương cáp và chôn trực tiếp trong đất.
Bao gồm các thiết bị phân phối 22kV và các thiết bị bảo vệ điều khiển được bố trí cụ thể như sau:
Hệ thống cáp đi và đến cho hệ thống phân phối, bảo vệ và điều khiển phía 22kV đặt trong mương cáp xây.
Tầng 1 của nhà điều khiển phân phối được trang bị các thiết bị phân phối 22kV, bao gồm các tủ phân phối trọn bộ được lắp đặt tập trung trong phòng phân phối Diện tích của phòng phân phối là 182,7 m², đảm bảo đủ không gian để lắp đặt hoàn chỉnh các tủ phân phối lộ đi.
Tầng 2 nhà điều khiển phân phối được thiết kế với diện tích 263,23 m², đủ không gian cho các tủ bảng điều khiển, bảo vệ, tủ điều khiển xa máy biến áp, tủ phân phối AC và DC, tủ máy tính, tủ thông tin, cùng tủ nạp Hệ thống này đảm bảo lắp đặt hoàn chỉnh cho hệ thống phân phối 110kV, bao gồm hai lộ đường dây vào trạm, ngăn cầu liên lạc và hai ngăn máy biến áp lực 110kV Ngoài ra, hệ thống ắc quy được bố trí trong một phòng riêng biệt.
Tính toán đường dây 110kV
Việc lựa chọn và vạch tuyến dây là bước khởi đầu quan trọng trong thiết kế đường dây, ảnh hưởng quyết định đến thi công, vận hành, cũng như các yếu tố kinh tế và kỹ thuật.
Các yêu cầu của việc thiết kế đường dây cung cấp cho trạm là:
Cần chú trọng đến quy hoạch toàn diện, theo dõi tình hình khí tượng thủy văn và địa chất, cũng như nguồn cung cấp nguyên vật liệu Đặc biệt, điều kiện thi công và quản lý vận hành sau này cần được xem xét kỹ lưỡng, với yêu cầu thời gian khắc phục sự cố phải nhanh chóng để giảm thiểu thiệt hại cho sản xuất.
Chọn tuyến dây vận chuyển nguyên vật liệu cần đi sát đường giao thông và có chiều dài ngắn nhất Đồng thời, số lượng cột góc trên đường dây nên được hạn chế tối đa.
Xác định vị trí vượt qua sông lớn, đường quốc lộ, đường tàu hỏa và đường dây hạ áp là rất quan trọng Điều này giúp đảm bảo an toàn cho đường dây cũng như các công trình mà nó đi qua.
Hạn chế việc tháo dỡ nhiều nhà cửa và giảm thiểu mất đất canh tác khi thực hiện vạch tuyến và thi công Có thể điều chỉnh khoảng vượt trong một phạm vi nhất định để phù hợp với các công trình kiến trúc và hệ thống giao thông hiện có.
Theo quy hoạch lưới điện của điện lực Hà Nội và tình hình thực địa,ta vạch tuyến đường dây 110kV như sau :
- Điểm đầu: Đấu nhánh rẽ kiểu chuyển tiếp (Transit) tại cột néo số 24 thuộc đường dây 110kV lộ 174E1.6 Chèm-E1.25 Mỹ Đình.
- Điểm cuối: xà pooc tich TBA 110kV Từ Liêm.
2.3.2 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn 110kV
Khi lựa chọn tiết diện dây dẫn và lõi cáp, cần đảm bảo an toàn và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cũng như kinh tế của mạng Các yêu cầu kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tiết diện dây phù hợp.
- Phát nóng do dòng điện làm việc lâu dài ( dài hạn)
- Phát nóng do dòng điện ngắn mạch ( ngắn dạn)
- Tổn thất điện áp trong dây dẫn và cáp trong trạng thái làm việc bình thường và sự cố
- Độ bền cơ học của dây dẫn và an toàn
Có nhiều phương pháp để xác định tiết diện dây dẫn, bao gồm tiêu chuẩn kinh tế, mức hao tổn điện áp cho phép và chi phí kim loại tối thiểu Việc lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp phụ thuộc vào loại mạng điện và cấp điện áp, trong đó một số tiêu chuẩn là bắt buộc, trong khi những tiêu chuẩn khác chỉ mang tính chất kiểm tra.
Đường dây 110kV có công suất lớn và điện áp cao, dẫn đến chi phí vận hành cao Tuy nhiên, nhờ vào các thiết bị điều chỉnh điện áp hiệu quả, tổn thất điện áp được giảm thiểu Do đó, tiết diện dây được lựa chọn dựa trên các yếu tố kinh tế Mật độ dòng điện kinh tế sẽ được tính toán để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động.
Tùy theo thời gian sử dụng công suất cực đại, vật liệu làm dây dẫn, số mạch nhánh vùng lãnh thổ ta xác định được Jkt
Jkt được tra theo bảng sau
Bảng 2.6: bảng tra hệ số J kt
Loại dây dẫn Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax (h)
Dây nhôm và thép nhôm trần 1,3 1,1 1,0
Dây cáp bọc giấy tẩm và dây dẫn bọc cao su
Dây cáp bọc cao su lõi đồng 3,5 3,1 2,7
Với Tmax = 4315 (h) dây thép nhôm trần, ta chọn được Jkt = 1,1
Sơ bộ chọn dây dẫn loại AC400
Với dây dẫn AC400 ta chọn được dòng điện tải lâu dài cho phép
(3-3) trong đó à dòng điện cho phép lâu dài sau khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ
Icp : Dòng điện cho phếp lâu dài
K� : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ
Với nhiệt độ môi trường cao nhất là 40 o C, ta có K� = 0,81
(A) Dòng điện cưỡng bức khi sự cố 1 dây
Ilvcb = (A) Vậy thỏa mãn điều kiện đốt nóng
2.3.4 Tính toán chọn cáp 22kV
Tương tự như phần trên, ta tiếp tục chọn cáp theo tiêu chuẩn kinh tế
Sơ bộ chọn cáp đồng cách điện XLPE do ALCATEL chế tạo tiết diện 630 mm2
Mỗi pha đặt trong đất, mỗi rãnh đặt 2 cáp
Dòng điện lâu dài cho phép của cáp là 1125(A)
Kn : Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp Kn = 0,92
Nhiệt độ cho phép trong đất 65 o C, có K� = 0,95 n: Số cáp trong 1 rãnh
Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố một máy biến áp
Ilvcb = 1,2*1897,7 (A)Cáp được chọn thỏa mãn
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Tính toán ngắn mạch
3.1.1 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch
Khi lập sơ đồ tính toán dòng ngắn mạch cho các khí cụ điện, cần chọn chế độ làm việc nặng nhất nhưng vẫn phù hợp với điều kiện thực tế Điểm ngắn mạch thực tế là nơi xảy ra ngắn mạch, tại đó dòng ngắn mạch qua khí cụ điện đạt giá trị lớn nhất.
- Sơ đồ vị trí cần tính ngắn mạch
Hình 3.1 : Sơ đồ vị trí cần tính ngắn mạch Điểm cần tính ngắn mạch ở tại thanh cái MBA phía cao áp với hạ áp
- Sơ đồ rút ngọn thay thế tính toán ngắn mạch
Hình 3.2 : Sơ đồ rút gọn thay thế tính toán ngắn mạch
Chọn Scb = 63MVA; Ucb = Utb
Nguồn sức điện động đẳng trị nên lấy Eht = 1
Dây AC400 ta tra được r0 =0,8(Ω/km) ; x0 = 0,44(Ω/km)
Công suất cắt của máy cắt đầu nguồn SN = 850(MVA)
Tính gần đúng trong hệ đơn vị tương đối
Khi ngắn mạch tại N1; ta có
Trong hệ đơn vị có tên
Dòng xung kích tại điểm N1
I*N Trong hệ đơn vị có tên
Dòng xung kích tại điểm N1
3.1.2 Tính toán xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch
Trong thời gian ngắn, dòng điện ngắn mạch trong thiết bị điện sẽ tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, được gọi là xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch.
- Xung lượng nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt toả ra trong dây dẫn và khí cụ điện trong thời gian tác động của dòng điện ngắn mạch.
- Xung lượng nhiệt được tính theo công thức:
BNCK : Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch chu kỳ:
BNCK IN - dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ ổn định, [A].
Ttđ - thời gian tác động nhiệt tương đương, phụ thuộc vào thời gian ngắn mạch t và tỷ số = I”/I, tức là Ttđ = f(t, ), giá trị Ttđ được tra theo đồ thị.
I” - dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ ban đầu, trong tính toán có thể lấy I” = I
BNKCK Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch không chu kỳ:
BNKCK = I” 2* Ta*() t - thời gian tồn tại ngắn mạch Trong tính toán gần đúng có thể lấy t = 0,12s.
Ta - hằng số thời gian tương đương của lưới điện, Ta = 0,05s.
- Xung lượng nhiệt phía 110kV
Tương tự ta tính được xung lượng nhiệt phía 22kV
- Ta có bảng thống kê thông số ngắn mạch tại 2 điểm N1 và N2
Bảng 3.1 : Bảng thống kê số liệu khi ngắn mạch
Dòng ngắn mạch IN (kA) 4,2343 11,2012
Dòng xung kích Ixk(kA) 10,78 28,5136
Dòng làm việc cưỡng bức Icb(A) 1897,7
Lựa chọn thiết bị
Từ sơ đồ nối điện chính của trạm biến áp Ta có bảng thống kê thiết bị trạm cần tính toán, lựa chọn
Bảng 3.2 : Bảng thống kê thiết bị trong trạm cần tính toán, lựa chọn
Tên thiết bị Cấp điện áp
Máy cắt 110kV và 22kV
Dao cách ly 110kV và 22kV
Máy biến điện áp 110kV và 22kV Máy biến dòng 110kV và 22kV
Thanh cái 110kV và 22kV
Sứ cách điện 110kV và 22kV
Chống sét van 110kV và 22kV
3.2.1 Điều kiện chọn thiết bị điện có dòng điện chạy qua
Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận cách điện khác có thể ở một trong 3 chế độ cơ bản sau:
- Chế độ làm việc lâu dài
Trong chế độ làm việc không đối xứng, các thiết bị điện hoạt động tin cậy khi được lựa chọn phù hợp với điện áp và dòng điện định mức Trong tình trạng quá tải, dòng điện có thể vượt quá mức định mức, nhưng sự tin cậy của các phần tử điện được đảm bảo bởi các quy định về giá trị và thời gian không vượt quá giới hạn cho phép Khi xảy ra ngắn mạch, nếu thiết bị được lựa chọn đúng theo các điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt, chúng vẫn có thể hoạt động tin cậy Để giảm thiểu tác hại của ngắn mạch, cần nhanh chóng loại bỏ các bộ phận hư hỏng khỏi mạng điện.
Những điều kiện để lựa chọn thiết bị điện
- Chọn thiết bị điện theo điều kiện làm điều kiện làm việc lâu dài
- Chọn theo điện áp định mức
Uđm.TBĐ Uđm.m (3-7) Trong đó:
Uđm.m điện áp định mức của mạng điện
Uđm.TBĐ điện áp định mức của thiết bị điện
- Chọn theo dòng điện định mức
Ilv.max Iđm.TBĐ (3-8) Dòng điện làm việc cực đại của các mạch tính như sau
Đối với đường dây làm việc song song: tính khi cắt bớt một dây
Đối với máy biến áp: tính khi máy biến áp sử dụng khả nang quá tải của nó
Đối với đường dây cáp không có dự trữ: tính khi sử dụng khả năng quá tải của nó
Đối với thanh góp trạm biếp áp, thanh dẫn mạch phận đoạn và mạch nối thiết bị điện: tính trong điều kiện vận hành là xấu nhất
Các thiết bị điện được thiết kế để hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn là 35 độ C Khi nhiệt độ xung quanh khác với mức này, cần điều chỉnh dòng điện cho phép của thiết bị để đảm bảo hiệu suất và an toàn.
I ’ cp = Id.TBĐ* (3-9) Trong đó: nhiệt độ cho phép nhỏ nhất đối với các phần riêng của thiết bị điện
- Kiểm tra thiết bị điện theo dòng điện ngắn mạch
- Kiểm tra ổn định động Điều kiện kiểm tra ổn định động của thiết bị điện là
Dòng điện cực đại cho phép đặc trưng cho ổn định động cao của thiết bị điện
- Kiểm tra ổn định nhiệt
BNđm BN hay (3-11) Trong đó
Dòng điện ổn định nhiệt định mức
Thời gian ổn định nhiệt định mức
Dòng điện ngắn mạch vô cùng
Để đảm bảo hiệu quả trong quản lý và vận hành trạm biến áp, cần lựa chọn các thiết bị điện có cùng cấp điện áp, thuộc cùng một loại và do một nhà sản xuất cung cấp.
Máy cắt là thiết bị dùng trong mạng điện áp cao để đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch.
Khi chọn máy cắt, cần xem xét các yếu tố như dòng điện định mức, loại máy cắt, kiểm tra ổn định động, kiểm tra ổn định nhiệt và khả năng cắt trong tình trạng ngắn mạch để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn.
Bảng 3.3 : Các điều kiện chọn máy cắt
Stt Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Kí hiệu Công thức để chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức (kV) Uđm MCĐ Uđm MCD Uđm m
2 Dòng điện định mức (kA) Iđm MCĐ Iđm MCĐ Icb
3 Dòng điện ổn định động (kA) Iôdd Iôdd Ixk
4 Dòng điện ổn định nhiệt (A) Iôdn Iôdn
5 Công suất cắt định mức Sđm c Sđm c SN
Chọn máy cắt phía 110kV
- Theo sơ đồ nối điện chính ta chọn 5 máy cắt với các thông số tính toán là
Uđm = 110 (kV) ; Icb110 = 632 (A) ; Ixk = 10,78 (kA)
- Chọn máy cắt loại SGF-123n do ABB chế tạo Thông số của máy cắt như sau
Bảng 3.4 : Thông số của máy cắt 110kV
- Kiểm tra máy cắt Điện áp định mức Uđm = 123 (kV) > Uđm mạng = 110 (kV)
Dòng điện định mức Iđm = 1600 (A) > Icb110 = (A)
Dòng điện ổn định động Iôdd = 100 (kA) > Ixk= 10,78 (kA)
Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt với thiết bị có Iđm >1kA
Công suất cắt định mức
Sđm MC = Uđm MC Iôdd = *123*40 = 8521,7 (MVA)
SN = Uđm IN1 = *115*4,2343= 843,41 (MVA) Điều kiện thỏa mãn Sđm c > SN
Chọn máy cắt phía 22kV
Máy cắt phía 22kV được chọn theo các tủ điện trung áp
Chọn máy cắt với các thông số tính toán là Uđm = 22 (kV) ; Icb22 = 1897,7 (A);
Chọn máy cắt loại 3AF do ABB chế tạo với các thông số kỹ thuật và kiểm tra như sau
Bảng 3.5 : Bảng thông số kỹ thuật của máy cắt 22kV
- Kiểm tra máy cắt Điện áp định mức Uđm = 24 (kV) > Uđm mạng = 22 (kV)
Dòng điện định mức Iđm = 2000 (A) > Icb22 = (A)
Dòng điện ổn định động Iôdd = 50 (kA) > Ixk= 28,5136 (kA)
Ko cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt với thiết bị có Iđm >1kA
Công suất cắt định mức
Sđm MC = Uđm MC Iôdd = *24*50 = 4988,3 (MVA)
SN = Uđm IN1 = *22*11,2012= 170,002 (MVA) Điều kiện thỏa mãn Sđm c > SN
Dao cách ly là thiết bị quan trọng được sử dụng để đóng cắt mạch điện không tải, đảm bảo an toàn trong hệ thống điện Việc chọn lựa dao cách ly cần dựa trên các điều kiện định mức, cũng như các yếu tố về ổn định động và ổn định nhiệt Những điều kiện này đóng vai trò quyết định trong hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.
Bảng 3.6 : Các điều kiện chọn dao cách ly Điện áp định mức Uđm DCL > Uđm
Dòng điện định mức Iđm DCL > Iđm
Kiểm tra ổn định động Iôdd > Ixk
Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Iôdn > BN
- Chọn dao cách ly phía 110kV
Theo sơ đồ nối điện chính ta chọn 8 dao cách ly với các thông số tính toán là
Uđm = 110 (kV) ; Icb = 632 (A) ; Ixk = 10,78 (kA)
Chọn dao cách ly đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo với các thông số với kiểm tra như sau
Bảng 3.7 : Các thông số kỹ thuật của dao cách ly 110kV
Loại dao cách ly POH-110/ 6000
Kiểm tra Điện áp định mức Uđm = 110(kV) = Uđm mạng = 110 (kV)
Dòng điện định mức Iđm = 2000 (A) > Icb110 = 632(A)
Dòng điện ổn định động Iôdd = 80 (kA) > Ixk= 10,78 (kA)
Ko cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt với thiết bị có Iđm >1kA
- Chọn dao cách ly phía 22kV
Dao cách ly được sử dụng cho tủ điện trung áp với các thông số tính toán cụ thể: điện áp định mức Uđm là 22 kV, dòng ngắn mạch Icb22 đạt 1897 A, dòng sự cố Ixk là 28,5136 kA, và năng lượng ngắn mạch BN22 là 18,77 x 10^6 A²s Sản phẩm được chọn là dao cách ly ngoài trời do Liên Xô chế tạo.
Bảng 3.8 : Các thông số kỹ thuật của dao cách ly 22kV
Loại dao cách ly PrB III 35/400
Iôdn (kA) 20 Điện áp định mức Uđm = 35 (kV) > Uđm mạng = 22 (kV)
Dòng điện định mức Iđm = 2000 (A) > Icb22 = (A)
Dòng điện ổn định động Iôdd = 50 (kA) > Ixk= 28,5136 (kA)
Kiểm tra ổn định nhiệt Điều kiện kiểm tra:
Vậy dao cách ly đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.
3.3.4 Chọn thiết bị đo lường
Máy biến dòng là thiết bị quan trọng trong việc chuyển đổi dòng điện từ mức cao xuống mức thấp, phục vụ cho các dụng cụ đo lường Thông thường, dòng thứ cấp của máy biến dòng được thiết lập ở mức 5A, bất kể giá trị dòng sơ cấp là bao nhiêu.
Máy biến dòng được lựa chọn dựa trên các yếu tố như điện áp, dòng điện phụ tải thứ cấp, cấp chính xác, kiểu loại, và các điều kiện ổn định động cũng như ổn định nhiệt trong trường hợp xảy ra ngắn mạch.
Bảng 3.9 : Các điều kiện chọn máy biến dòng
Các điều kiện chọn Kí hiệu Điều kiện kiểm tra Điện áp định mức (kV) UđmBI UđmBI > Uđmmang
Dòng điện định mức sơ cấp IđmBI IđmBI > Ilvmax
Cấp chính xác Phù hợp với dụng cụ phía thứ cấp Phụ tải thứ cấp ZđmBI ZđmBI > Z2 = Zdc +Zdd Ổn định động KdIđm1 >ixk Ổn định nhiệtVới
Ixk dòng ngắn mạch xung kích (kA)
I∞ :dòng ngắn mạch ổn định (kA)
Tqd :thời gian giả thiết ( thời gian quy đổi ) a.:khoảng cách giữa các pha (cm) l: khoảng cách từ máy biến dòng tới sứ đỡ gần nhất (cm)
Zdc : tổng trở thứ cấp cuận dây máy biến dòng
Zdd : tổng trở dây dẫn từ BI tới các dụng cụ đo
Phụ tải của biến dòng điện 110kV (cuộn đo lường có phụ tải lớn nhất nên kiểm tra theo cuộn này).
+ Công tơ đo đếm điện năng : 0,02VA + Khối điều khiển mức ngăn : 0,02VA
+ Tổn thất trên cáp nhị thứ : 3,66VA + Công suất dự phòng : 0,7VA
Với giá trị phụ tải này chọn biến dòng có công suất mỗi cuộn là 15VA.
Chọn dây dẫn bằng đồng và chiều dài từ biến dòng điện đến các phụ tải l = 50m.
Trong trường hợp có biến dòng cả 3 pha : l = ltt = 100 (m)
- Chọn máy biến dòng phía 110kV
Chọn máy biến dòng phía 110kV với các thông số tính toán là
Uđm = 110 (kV) ; Icb = 632 (A) ; Ixk = 10,78 (kA)
Chọn máy biến dòng điện phía 110kV do Siemens chế tạo Ta có thông số của máy biến dòng
Bảng 3.10 : Các thông số kỹ thuật của máy biến dòng 110kV Điện áp định mức Uđm (kV) 115
Tỉ số biến đổi 200-400-600/1/1/1/1A Điện trở cuận dây thứ cấp (Ω) 4,0
Kiểm tra Điện áp định mức Uđm = 115 (kV) > Uđm mạng = 110(kV)
Dòng điện định mức Iđm = 2000 (A) > Icb110 = (A)
Ko cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt với thiết bị có Iđm >1k
- Kiểm tra điều kiện ổn định động :
2 k d I 1max = 2*2000*400 = 1131,4 kA ixk ,78kA Thỏa mãn điều kiện ổn định động.
Tổng trở của pha có phụ tải lớn nhất:
Công suất định mức của BI chọn 30 VA có tải định mức với dòng thứ cấp 1A là Zđm.BI = 30 (Ω)
Giả sử chiều dài từ các máy biến dòng đến thiết bị đo đếm là 50m, do máy biến dòng kết nối vào cả ba pha Với sơ đồ nối sao hoàn toàn, chiều dài tính toán tổng cộng là 100m.
Tiết diện dây dẫn được chọn :
Theo quy định để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn đồng tiết diện 4mm 2
- Chọn máy biến dòng phía 22kV
Máy biến dòng phía 22kV được chọn cho các tủ trung áp với các thông số tính toán như sau Uđm = 22 (kV) ; Icb22 = 1897,7 (A) ; Ixk = 28,5136 (kA)
Chọn máy biến dòng điện phía 22kV Ta có thông số của máy biến dòng và kiểm tra như sau ( Chọn BI do Siemens chế tạo )
Bảng 3.11 : Các thông số kỹ thuật của máy biến dòng 22kV Điện áp định mức (kV) 24
Tỉ số biến đổi 200-400-600/1/1/1/1A Điện áp định mức Uđm = 24 (kV) > Uđm mạng = 22 (kV)
Dòng điện định mức Iđm = 2500 (A) > Icb22 = (A)
Ko cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt với thiết bị có Iđm >1kA
- Kiểm tra điều kiện ổn định động :
2k d I đm.SC = 2 *2500*400 = 1414,2 kA Ixk = 28,5136kA
Thỏa mãn điều kiện ổn định động.
+ Công tơ đo đếm điện năng : 0,02VA
+ Đồng hồ đo lường đa chức năng : 0,1VA
+ Tổn thất trên cáp nhị thứ : 3,27VA
+ Công suất dự phòng : 0,66VA
Với giá trị phụ tải này chọn biến dòng có công suất mỗi cuộn là 15VA
Tổng trở của pha có phụ tải lớn nhất:
Công suất định mức của BI chọn 30 VA có tải định mức với dòng thứ cấp 1A là Zđm.BI = 30 (Ω)
Giả sử chiều dài từ các máy biến dòng đến thiết bị đo đếm là 50m, và do máy biến dòng kết nối vào cả 3 pha, chiều dài tính toán tổng cộng sẽ là 100m.
Tiết diện dây dẫn được chọn :
Theo quy định để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn đồng tiết diện 4mm 2
Máy biến áp đo lường, được ký hiệu là TU hoặc BU, có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống mức 120V hoặc 12V, cung cấp nguồn điện cho các mạch điều khiển, đo lường và tự động hóa.
Máy biến điện áp đo lường được chọn theo các điều kiện sau
- Sơ đồ đấu dây, kiểu máy
- Chọn dây dẫn nối BU với các dụng cụ đo lường
- Chọn máy biến điện áp phía 110kV
Máy biến điện áp phía 110kV được chọn với các thông số tính toán là Uđm
Chọn máy biến điện áp 110kV có các thống số và kiểm tra như sau( Chọn BU do Liên Xô chế tạo )
Bảng 3.12 : Các thông số kỹ thuật của máy biến điện áp 110kV
Cấp điện áp sơ cấp (kV) 125
Cấp điện áp phía thứ cấp (V) 100
Công suất định mức khi cấp chính xác 1 (VA) 500
Công suất định mức khi cấp chính xác là 3 (VA) 1000
Công suất lớn nhất (VA) 2000
Sơ đồ nối Yo / Yo / Yo
Kiểm tra Điện áp định mức Uđm 5 (kV) > Uđm mạng = 110 (kV)
- Phụ tải cuộn thứ cấp (cuộn đo lường có phụ tải lớn nhất nên kiểm tra theo cuộn này).
+ Công tơ đo đếm điện năng : 10VA
+ Khối điều khiển mức ngăn : 0,1VA
+ Phụ tải mạch áp : 2,2 VA
+ Phụ tải dự phòng : 2,46VA
Dòng điện trong các dây dẫn
Vì có công tơ nên tổn thất điện áp trên BU không vượt quá 0,5%
Tiết diện cáp tối thiểu là:
Vậy cáp được chọn có tiết diện là 4mm2
- Chọn máy biến điện áp phía 22kV
Máy biến điện áp phía 22kV được chọn với các thông số tính toán như sau
Uđm = 22 (kV) ; Icb22 = 1897,7 (A) ; Ixk = 28,5136 (kA)
Chọn máy biến điện áp 22 kV có các thống số và kiểm tra như sau( Chọn BU do Liên Xô chế tạo )
Bảng 3.13 : Các thông số kỹ thuật của máy biến điện áp 22kV
Cấp điện áp sơ cấp (kV) 23
Cấp điện áp phía thứ cấp (V) 100
Công suất định mức khi cấp chính xác 1 (VA) 250
Công suất định mức khi cấp chính xác là 3 (VA) 600
Công suất lớn nhất (VA) 2000
Sơ đồ nối Yo / Yo / Yo
Kiểm tra Điện áp định mức Uđm = 23 (kV) > Uđm mạng = 22 (kV)
Phụ tải cuộn thứ cấp (cuộn đo lường có phụ tải lớn nhất nên kiểm tra theo cuộn này).
+ Công tơ đo đếm điện năng : 31,85VA
+ Đồng hồ đo lường đa chức năng : 1,3VA
+ Phụ tải mạch áp : 1,3VA
+ Phụ tải dự phòng : 6,89VA
Dòng điện trong các dây dẫn
Vì có công tơ nên tổn thất điện áp trên BU không vượt quá 0,5%
Tiết diện cáp tối thiểu là:
Vậy cáp được chọn có tiết diện là 4mm2
Thanh cái còn được gọi là thanh góp hay thanh dẫn Thanh góp được dùng trong các tủ phân phối, tủ động lực …
Các điều kiện lựa chọn và kiểm tra thanh cái
Bảng 3.14 : Các điều kiện chọn thanh cái
Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép
Khả năng ổn định động �cp > �tt
Khả năng ổn định nhiệt F > � I∞
K2 hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường
�cp ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh góp
Với thanh góp nhôm �cp = 700 kG/cm 2
Với thanh góp đồng �cp = 1400 kG/cm 2
�tt ứng suất tính toán Xuất hiện trong thanh góp do tác động của lực điện động do dòng ngắn mạch tt = M/W (kG/cm 2 ) (3-
M : momen uốn tính toán M= (kG/m)
Ftt = 1,76 * 10 -2 **ixk (3-14) l- Khoảng cách giữa các sứ của 1 pha (cm) a- Khoảng cách giữa các pha (cm)
W- mômen chống uốn của các loại thanh dẫn
- Chọn thanh cái phía 110kV
Khoảng cách giữa các sứ của 1 pha l = 820 (cm)
Khoảng cách giữa các pha a = 220 (cm)
Tiết diện ống chọn theo mật độ dòng kinh kế
Chọn thanh cái cứng bằng nhôm
F - Lựa chọn ống nhôm Φ80/70 có tiết diện là 1178mm 2
+ Dòng làm việc lâu dài, ngoài trời : Icp = 2070A
-Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài
+ Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường xung quanh, K2 = 0,866.
+ Ống nhôm Φ80/70 có dòng điện cho phép Icp = 2070A
Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lâu dài
- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt
+ Sdd : Tiết diện dây dẫn
+ BN : Xung lượng nhiệt khi ngắn mạch
+ Đối với ống nhôm có C = 90A 2 /s
- Kiểm tra điều kiện ổn định lực điện động
- Lực điện động tác dụng vào ống dẫn khi có ngắn mạch:
- Ứng suất tính toán: σtt 19,8 14,75
Ta có σtt = 1,34kG/cm 2 < σcp = 700kG/cm 2 Vậy điều kiện ổn định động thỏa mãn.
- Chọn thanh cái phía 22kV
Thanh cái phía 22kV chọn theo các tủ điện
Sứ cách điện đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các bộ phận mang điện và cách điện chúng với các phần khác hoặc với mặt đất Để đảm bảo hiệu quả, sứ cách điện cần có độ bền cao, khả năng chịu lực điện động do dòng ngắn mạch, và khả năng chịu đựng điện áp của mạng, kể cả trong trường hợp quá điện áp.
Bảng 3.15 : Các điều kiện chọn sứ các điện Điện áp định mức Uđm S > Uđm m
Dòng điện sơ cấp định mức Iđm S > Icb
Lực cho phép tác động lên đầu sứ Fcp > k * Ftt
Dòng ổn định nhiệt cho phép Iôdn > I∞
- Chọn sứ cách điện 110kV
- Chọn sứ treo có độ nhiễm bẩn không khí nơi đặt trạm là 25mm/kV.
- Sứ trong trạm phía 110kV dùng loại có lực phá hủy 70kN, chiều dài đường rò tối thiểu Ls = 320mm.
Số lượng bát sứ trong chuỗi được lựa chọn trên cơ sở chiều dài đường rò điện yêu cầu (Lyc) và được tính theo công thức:
Lz = 25mm/kV - Độ nhiễm bẩn môi trường không khí.
U3kV - Điện áp làm việc lớn nhất của thiết bị.
K=1 - Hệ số điều chỉnh theo điều kiện chế tạo cách điện.
Ls = 320mm - Chiều dài đường rò mỗi bát sứ.
Số lượng bát sứ trong mỗi chuỗi: n= (3-18) n
Theo Quy phạm trang bị điện, số bát cách điện phía 110kV được chọn tăng thêm 01 bát cho mỗi chuỗi cách điện.
Vậy số bát sứ cho mỗi chuỗi cách điện phía 110kV là 11 bát.
Ta có các thông số sứ được chọn như sau
Bảng 3.16 : Các thông số kỹ thuật của sứ 110kV
Loại Điện áp (kV) Lực phá hủy uốn (kg)
Chiều cao Danh định Phóng mm điện khô
Chống sét van (CSV) bao gồm hai thành phần chính: khe hở phóng điện và điện trở làm việc Khe hở phóng điện có chức năng cách ly các phần tử mang điện với đất trong trạng thái bình thường, và khi có sóng quá điện áp, nó sẽ phóng điện để dẫn điện xuống đất Để giảm tải cho chống sét van, người ta thường lắp đặt thêm chống sét ống và khe hở phóng điện trên đường dây, giúp truyền bớt sét xuống đất và giảm biên độ sét trước khi đến chống sét van Việc chọn lựa chống sét van cần tuân theo các điều kiện cụ thể để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Để đảm bảo chống sét van hoạt động hiệu quả và tin cậy, cần định kỳ kiểm tra và thử nghiệm các thông số kỹ thuật như điện áp phóng điện và điện áp dư dòng điện dò Việc này giúp đảm bảo rằng UđmCSV luôn lớn hơn hoặc bằng Uđm mạng điện.
+ Kiểu ngoài trời, oxit kẽm Kiểu không khe hở.
+ Chống sét van dùng trong hệ thống theo các điều kiện sau:
- Điện áp danh định hệ thống : 110kV
- Điện áp lớn nhất hệ thống 123kV
- Chế độ làm việc: Trung tính nối đất trực tiếp
Chống sét van 72 kV dùng cho trung tính máy biến áp
- Kiểu ngoài trời, oxit kẽm Kiểu không khe hở.
- Điện áp danh định : 72kV
+ Kiểu ngoài trời, oxit kẽm.
+ Chống sét van dùng trong hệ thống theo các điều kiện sau:
- Điện áp danh định hệ thống : 23kV
- Điện áp lớn nhất hệ thống : 24kV
3.3.8 Tính toán tủ điện trung áp
Tủ bảng điện là thiết bị thiết yếu để lắp đặt và bảo vệ các thiết bị đóng cắt cùng thiết bị điều khiển Nó đóng vai trò quan trọng trong việc đấu nối và phân phối điện cho công trình, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng bằng cách cách ly các thiết bị mạng điện trong quá trình vận hành.
HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP
Hệ thống chiếu sáng cho trạm biến áp
Hệ thống chiếu sáng gồm chiếu sáng ngoài trời và chiếu sáng trong nhà
Sử dụng đèn cao áp hơi Natri 220V-400W với khóa bảo vệ ngoài trời, lắp đặt ở độ cao 12m so với cốt hoàn thiện Đèn được treo trên tường nhà điều khiển, trong khi khu vực đường đi lại sân phân phối sử dụng cột đèn cần liền đơn và bóng thủy ngân cao áp 220V, 250W.
- Chiếu sáng trang trí trước mặt nhà điều khiển phân phối bằng các cột chiếu sáng chùm 05 nhánh chụp cầu D400, bóng compact 220V 27W.
- Chiếu sáng trang trí khu cổng chính và hàng rào thoáng mặt trước sử dụng đèn chụp cầu D400 ngoài trời, bóng compact 220V 27W.
Hệ thống chiếu sáng cần được bố trí độc lập giữa chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố Chiếu sáng làm việc sử dụng nguồn điện 220V AC, trong khi chiếu sáng sự cố hoạt động trên nguồn 220V DC, được khởi động thông qua rơle điện áp 16A - 250V.
Chiếu sáng làm việc được thực hiện bằng đèn huỳnh quang máng tản quang lắp nổi 2x40W và đèn tường bóng compact 40W Đối với hành lang, WC và mặt sau tủ bảng, sử dụng đèn ốp trần/tường chụp thủy tinh compact 22W cùng với đèn huỳnh quang máng tản quang lắp nổi 2x40W Phòng ắc quy được chiếu sáng bằng đèn ốp trần chụp thủy tinh chống nổ bóng sợi đốt 100W.
+ Chiếu sáng sự cố: sử dụng đèn ốp trần/tường chụp thủy tinh bóng sợi đốt40W
Hệ thống điều hòa nhiệt độ
Để duy trì môi trường làm việc tối ưu cho các thiết bị trong trạm biến áp, đặc biệt là các thiết bị bảo vệ kỹ thuật số, các phòng phân phối và điều khiển được trang bị điều hòa nhiệt độ với mật độ 200BTU/h/m³ Đồng thời, các phòng làm việc cũng được lắp đặt điều hòa với mật độ 150BTU/h/m³.
- Công suất điều hoà: 329 * 200 = 65800BTU/h
- Công suất điều hoà: 712 * 200 = 142400BTU/h
- Công suất điều hoà yêu cầu: 83 * 150 = 12450BTU/h
- Công suất điều hoà yêu cầu: 83 * 150 = 12450 BTU/h
Hệ thống điện tự dùng
4.3.1 Phụ tải tự dùng trong trạm biến áp
Bảng 4.1 : Thống kê phụ tải tự dùng trong trạm biến áp
Chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, điều hòa, thông gió, phụ tải sinh hoạt
3 Quạt mát máy biến áp 20 0,84 0,85 17,00 10,98
6 Dự phòng phụ tải sinh hoạt 10 0,85 0,8 8,00 4,96
4.3.2 Chọn công suất MBA tự dùng
Nguồn tự dùng trong trạm biến áp cần đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các thiết bị Do đó, công suất của MBA tự dùng phải đạt tiêu chuẩn STD và Stải TD Max Giả sử tại một thời điểm nào đó, tất cả các phụ tải tự dùng trong trạm biến áp được sử dụng đồng thời.
- Công suất tự dùng theo tính toán là:
Dựa vào công suất tự dùng cần thiết của trạm, đặc điểm của trạm biến áp yêu cầu phải dự phòng 100% công suất Do đó, cần lựa chọn 2 máy biến áp tự dùng để đảm bảo cung cấp điện dự phòng liên tục cho các thiết bị trong trạm.
- Chọn MBA 3 pha 2 cuận dây do công ty thiết bị điện Đông Anh – Việt Nam chế tạo với thông số chính như sau
Bảng 4.2 : Thông số kỹ thuật của MBA tự dùng 22kV
(kVA) Điện áp (kV) Tổn thất
3 pha, 2 cuộn dây, ngoài trời
4.3.3 Các thiết bị đi kèm
Cáp điện cho MBA tự dùng
Tương tự như phần trên, ta tiếp tục chọn cáp theo tiêu chuẩn kinh tế
Sơ bộ chọn cáp đồng cách điện XLPE do ALCATEL chế tạo tiết diện 1x50 mm2
Dòng điện lâu dài cho phép của cáp là 204(A)
Kn : Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp ( Kn = 0,92)
Nhiệt độ cho phép trong đất 65 o C, có K� = 0,95 n: Số cáp trong 1 rãnh
Ilvcb = 1,2*4,2 (A) Cáp được chọn thỏa mãn
Tủ điện cho MBA tự dùng
- Điện áp định mức của tủ đo lường : 23kV
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP
Khái quát chung về rơ le
Trong quá trình vận hành hệ thống điện, sự cố và chế độ làm việc không bình thường có thể xảy ra, dẫn đến hỏng hóc thiết bị và mất cân bằng hệ thống Để giảm thiểu hậu quả từ các sự cố này, cần nhanh chóng loại bỏ các phần tử bị sự cố khỏi hệ thống Bảo vệ rơ le đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện và ngắt kết nối các phần tử gặp sự cố, giúp duy trì sự ổn định của hệ thống điện.
- Mục đích bảo vệ rơ le
- Nhanh chóng loại trừ sự cố để hệ thống cung cấp điện làm việc an toàn
- Báo tín hiệu cho nhân viên vận hành về tình trạng làm việc không bình thường của hệ thống, thiết bị
- Phối hợp với các thiết bị tự động hóa để thực hiện các phương thức vận hành như tự động đóng lặp lại, tự động đóng nguồn dự trữ …
- Tác động nhanh : Giảm thời gian sự cố và phạm vi sự cố Trong tình trạng làm việc không bình thường cho phép trì hoãn thời gian
- Chọn lọc : Mục đích của bảo vệ là loại trừ phần tử sự cố ra khỏi hệ thống.
Vì vậy bảo vệ yêu cầu phải chọn lọc, chính xác nếu không có thể dẫn tới hậu quả ngoài ý muốn
- Tin cậy : Khi xảy ra sự cố bảo vệ tác dộng đúng thời gian đã chỉnh định
- Nhậy : Độ nhạy của bảo vệ phản ánh khả năng phản ứng của nó với mọi mức độ của sự cố.
- Các loại bảo vệ rơ le
- Với đường dây trung áp, ta dùng các loại bảo vệ sau :
+ Quá dòng điện cắt nhanh hoặc có thời gian
+ Quá dòng điện có hướng
+ So lệch dùng cáp thứ cấp chuyên dụng
- Với đường dây cao áp và siêu cao áp
+ So sánh hướng ( công suất hoặc dòng điện )
- Bảo vệ máy biến áp
+ Quá dòng có thời gian ( chính xác hoặc dự phòng tùy theo công suất ) + Quá dòng thứ tự không
- Điều kiện chọn rơ le
- Đối với các rơ le quá dòng điện : Dòng điện khởi động của bảo vệ được chọn theo điều kiện sau :
IN min > I kđ = (5-1) Trong đó : Ilv max : Dòng điện làm việc lớn nhất đới với phần tử được bảo vệ
Hệ số mở máy Km là một chỉ số quan trọng trong việc khởi động các phụ tải động cơ, thể hiện tỷ lệ của phụ tải động cơ so với dòng điện tổng qua vị trí bảo vệ Giá trị của hệ số Km có thể thay đổi tùy thuộc vào loại động cơ và tỷ lệ phụ tải động cơ, thường nằm trong một khoảng nhất định.
Kat : Hệ số an toàn, thường lấy trong khoảng 1,1( với rơ le tĩnh và rơ le số ) đến 1,2 ( với rơ le điện cơ )
Kv : Hệ số trở về, với các rơ le điện cơ Kv = 0,85 – 0,9; với rơ le số Kv = 1
INmin là dòng ngắn mạch cực tiểu cần thiết để đảm bảo rơ le có thể khởi động Để xác định trị số INmin, cần xem xét chế độ làm việc của hệ thống, cấu hình lưới điện, vị trí điểm ngắn mạch và loại ngắn mạch.
- Đối với bảo vệ cắt nhanh : Dòng khởi động của bảo vệ phải lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất ở ngoài vùng bảo vệ
Ikđ > IN.max.ng (5-3) Trong đó IN.max.ng : Dòng ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ
Trong chế độ làm việc bình thường, dòng điện làm việc trong hệ thống bảo vệ so lệch thường nhỏ hơn nhiều so với dòng điện hãm, do đó rơ le so lệch không hoạt động Tuy nhiên, khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng điện tại một đầu sẽ đổi chiều, dẫn đến ILV lớn hơn IH, và lúc này rơ le so lệch sẽ kích hoạt.
Bảo vệ khoảng cách được áp dụng phổ biến để bảo vệ các đường dây tải điện, với nhiều vùng tác động khác nhau Các vùng tác động phía trước hoạt động như một hệ thống dự phòng cho nhau và cho các đoạn liền kề, đảm bảo an toàn và độ tin cậy trong vận hành.
Lựa chọn loại bảo vệ rơle cho trạm biến áp
5.2.1 Tủ điều khiển - bảo vệ các ngăn đường dây 110kV
Trang bị các bộ điều khiển bảo vệ chính sau:
Bộ bảo vệ chính : Bảo vệ so lệch dọc đường dây
- Bảo vệ so lệch dọc đường dây –F87L
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian –F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian –F50/51N
- Tự động đóng lặp lại đường dây có kiểm tra đồng bộ –F79/25
- Bảo vệ chống hỏng hóc máy cắt –F50BF
- Chức năng thông tin phối hợp bảo vệ với đầu đối diện –F85
- Chức năng xác định điểm sự cố –FL
- Chức năng ghi sự cố –FR
Trong đó, rơle bảo vệ so lệch dọc đường dây F87L tại tủ +CRP1 phải tương thích với rơle F87L đã có sẵn tại ngăn lộ 172 TBA 110kV E1.25 Mỹ Đình
Bộ bảo vệ dự phòng: Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian –F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian –F50/51N
- Bảo vệ chống hỏng hóc máy cắt –F50BF
- Bảo vệ quá áp và thấp áp –F27/59
- Chức năng ghi sự cố –FR
- Chức năng thông tin phối hợp bảo vệ với đầu đối diện –F85
5.2.2 Bảo vệ, đo lường ngăn cầu 110kV
Trang bị các bộ điều khiển bảo vệ chính gồm: 02 bộ bảo vệ so lệch thanh cái cho phân đoạn 1 và phân đoạn 2 thanh cái 110kV (F87BB) và 01 bộ bảo vệ quá dòng tích hợp các chức năng cần thiết.
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian F50/51N
- Chức năng kiểm tra đồng bộ F25
5.2.3 Bảo vệ, đo lường các ngăn máy biến áp a) Bộ bảo vệ chính máy biến áp: Bộ bảo vệ so lệch có hãm máy biến áp 3 pha tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ so lệch máy biến áp -F87T,
- Bảo vệ chống chạm đất bên trong MBA -F64,
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51 & F50/51N
- Giám sát mạch cắt -F74. b) Bộ bảo vệ dự phòng phía cao áp máy biến áp :Trang bị bộ bảo vệ quá dòng tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51 & F50/51N,
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt -F50BF,
- Giám sát mạch cắt -F74. c) Bộ bảo vệ dự phòng phía trung áp máy biến áp :Trang bị bộ bảo vệ quá dòng tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51 và F50/51N, F50/51G,
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt -F50BF,
5.2.4 Bảo vệ các ngăn đường dây phía 22k
- Bảo vệ quá dòng hai cấp tác động (F50/51)
- Bảo vệ quá dòng chạm đất hai cấp tác động (F50/51N)
- Rơ le giám sát mạch cắt (F74)
- Bảo vệ tự động đóng lặp lại (F79)
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF)
- Một bộ Rơ le đi cắt và rơ le trung gian
- Bảo vệ phát hiện dòng điện thấp, chống đóng máy cắt tụ khi tụ chưa phóng hết điện (F37)
- Bảo vệ chống quá điện áp (F59)
- Bảo vệ chống thấp áp (F27)
- Bảo vệ không cân bằng (F51Ub)
Lựa chọn rơ le và cài đặt các thông số cho rơ le
Dựa vào yêu cầu bảo vệ trong TBA và chức năng của các rơ le, ta chọn các loại rơ le sau
Rơ le quá dòng kỹ thuật 7SJ511 được sử dụng để bảo vệ các thiết bị như đường dây, máy biến áp, động cơ điện và nguồn cung cấp từ một phía Thiết bị này đảm bảo an toàn cho hệ thống điện bằng cách thực hiện các chức năng bảo vệ hiệu quả.
Bảo vệ chống quá điện áp
Bảo vệ chống điện áp thấp
Chức năng ghi sự cố
Xác định điểm sự cố
Tự động đóng lặp lại đường dây có kiểm tra đồng bộ
Rơ le quá dòng kỹ thuật số không chỉ cung cấp chức năng bảo vệ quá dòng thông thường mà còn bao gồm các đầu vào cho các chế độ bảo vệ khác như bảo vệ quá dòng có hướng, bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch, cũng như bảo vệ quá dòng và sụt áp.
Rơ le bảo vệ và điều khiển 7SJ531 là thiết bị bảo vệ số, có khả năng phát hiện và cắt chọn lọc các sự cố quá dòng điện với thời gian tin cậy Nó bảo vệ hiệu quả cho các sự cố pha - đất và pha - pha, đồng thời có thể được sử dụng làm dự phòng cho các bảo vệ đường dây so lệch như MBA, MF, động cơ hoặc thanh cái.
Chức năng của cụ thể của 7SJ531 bao gồm
Bảo vệ quá dòng có thời gian
Bảo vệ quá dòng có hướng
Phát hiện sự cố chạm đất
Chức năng tự động đóng lắp lại
Xác định điểm sự cố
Bảo vệ quá tải nhiệt độ
Giám sát thời gian khởi động
Bảo vệ quá điện áp
- Rơ le so lệch kỹ thuật số 7UT51
Rơ le bảo vệ là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, có khả năng tác động nhanh và chọn lọc để bảo vệ các thiết bị như máy biến áp, động cơ điện và máy phát điện Chúng có thể thực hiện nhiều chức năng bảo vệ khác nhau, tùy thuộc vào từng đối tượng cần bảo vệ.
Chức năng của rơ le 7UT51 bao gồm
Bảo vệ so lệch máy biến áp
Bảo vệ dòng thứ tự không
Bảo vệ quá dòng có thời gian
Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ
Bảo vệ chạm vỏ tùy chọn
5.3.2 Cài đặt các thông số cho rơ le a.Bảo vệ quá dòng cho đường dây 110kV :
Dựa vào kết quả tính toán, chúng ta chọn biến dòng có dòng điện làm việc cực đại Iđm.Bll@0, với hệ số biến dòng ni@0/l@0 Máy biến dòng được lắp đặt theo sơ đồ sao thiếu (phản ứng theo dòng pha), do đó hệ số sơ đồ ksđ=1 Hệ số tin cậy ktc được xác định là 1.2 Với việc sử dụng rơle số, hệ số trở về ktv là 1.
Dòng điện khởi động của bảo vệ:
(A) Dòng điện khởi động của rơle được xác định như sau:
Ikd.R =Ikd = *758,4 = 1,896 (A) Chọn rơle 7SJ531 với dòng điện rơle Ikd=2(A)
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ:
Ikd.BV =*Id.R = *2 = 800 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = = = = 4,58
Ta thấy knh.BV = 4,58 > 1,2 Vậy bảo vệ đáp ứng yêu cầu.
+ Xác định thời gian tác động của bảo vệ:
- Bội số dòng ngắn mạch tại điểm N1 của bảo vệ:
- Thời gian đặt của bảo vệ là: tđ=0,1s
- Coi đặc tính thời gian của rơle có độ dốc chuẩn, thời gian tác động thực tế của bảo vệ là: t = td* = 0,1* = 0,41(s)
* Tính bảo vệ cắt nhanh cho khối đường dây truyền tải:
Dòng điện khởi động của rơle bảo vệ cắt nhanh được xác định như sau:
Ikd CN.R = *ksd*= *1*4,2343*= 12,7 (A) Chọn rơle có dòng đặt là Iđ.RCN A
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh:
Ikd.CN = = = 8000 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = = = = 0,46< 2
Bảo vệ cắt nhanh chỉ có thể đảm bảo một phần của hệ thống bảo vệ đường dây, vì vậy nó chỉ đóng vai trò là bảo vệ dự phòng Để tính toán bảo vệ quá dòng cho khối đường cáp xuất tuyến phía 22kV, cần xem xét các yếu tố liên quan đến tải và khả năng chịu đựng của hệ thống.
- Tính toán bảo vệ dòng điện cực đại:
Dựa vào kết quả tính toán, với dòng điện làm việc cực đại, chúng ta chọn biến dòng có Idm BI = 400, tương ứng với hệ số biến dòng ni = 400/1@0 Máy biến dòng được lựa chọn theo sơ đồ sao thiếu (phản ứng theo dòng pha), do đó hệ số sơ đồ ksđ = 1 và hệ số tin cậy ktc = 1,2 Vì rơle được chọn là loại rơle số nên hệ số trở về ktv = 1.
Dòng điện khởi động của bảo vệ:
Dòng điện khởi động của rơle được xác định như sau:
Ikd.R = kd.R = * 2277, 2 = 5,6930 (A) Chọn rơle 7SJ531 với dòng điện rơle Ikd.R j
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ:
Ikd.BV = Ikd.R = *6 = 2400 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = = = = = 4,04
Ta thấy knh.BV = 4,04> 1,2 Vậy bảo vệ đáp ứng yêu cầu.
+ Xác định thời gian tác động của bảo vệ:
- Bội số dòng ngắn mạch tại điểm N1 của bảo vệ:
- Thời gian đặt của bảo vệ là: tđ = 0,1s
- Coi đặc tính thời gian của rơle có độ dốc chuẩn, thời gian tác động thực tế của bảo vệ là: t = td* = 0,1* = 0.447 (s)
Tính bảo vệ cắt nhanh cho khối đường dây truyền tải:
Dòng điện khởi động của rơle bảo vệ cắt nhanh được xác định như sau:
Ikd.CN.k = *ksd*IN.Max.ng = *1*11,2012* = 33,6 (A) Chọn rơle 7SJ511 có dòng đặt là Id.RCN5A
Dòng khởi động thực tế của dòng cắt nhanh:
Ikd.CN = = = 14000 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = = = = 0,696 c Bảo vệ máy biến áp
Bảo vệ dòng điện thứ tự không máy biến áp
- Tính giá trị cài đặt cho bảo vệ phía 110kV
Dòng định mức của máy biến áp phía 110kV
(A) Giá trị khởi động của bảo vệ:
I0> = 0,4* 316,28756,515 (A) Dòng khởi động của rơ le
(A) Chọn dòng đặt của rơ le 7UT51 là: Iđ =0,35 (A)
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ:
- Tính giá trị cài đặt cho bảo vệ phía 22kV
Dòng định mức của máy biến áp phía 22kV:
(A) Giá trị khởi động của bảo vệ:
I0= 0,4*1515,5 = 606,2 (A) Dòng khởi động của rơ le
(A) Chọn dòng đặt của rơ le 7UT51 là: Iđ =2 (A)
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ:
Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian 2 cấp Ở phía 110kV, biến dòng có ni @0 được sử dụng, với biến dòng mắc theo sơ đồ sao cho hệ số sơ đồ ksd = 1 và hệ số tin cậy của bảo vệ ktc = 1,2 Rơ le bảo vệ được chọn là loại rơ le số, với hệ số trở về ktv = 1.
Dòng điện định mức của máy biến áp:
(A) Dòng điện làm việc lớn nhất chính là dòng điện khi sự cố 1 máy biến áp:
(A) Tính bảo vệ dòng điện cực đại:
Dòng điện khởi động của bảo vệ:
Ikd = ktc*Ilvmax / ktv =1,2*369,8 / 1D3,76 (A) Dòng khởi động của rơ le
IkđR =ksd *Ikd / ni =1* 443,76 /400 =1,1094 (A) Chọn rơ le 7UT51 với dòng đặt của rơ le Iđ.R =1,2 (A)
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ:
IkđBV =ni*Iđ.R /ksd @0*1,2/ 1H0 (A) Độ nhạy của bảo vệ
Vậy Knh >1,2.Vậy bảo vệ đáp ứng độ nhạy.
