Trạm biến áp là một công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác. TBA đƣợc phân loại theo điện áp, theo địa dƣ. • Theo điện áp, TBA có thể là trạm tăng áp, cũng có thể là trạm hạ áp hay trạm trung gian. Trạm tăng áp thƣờng đƣợc đặt ở các nhà máy điện, làm nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên điện áp cao hơn để tải điện năng đi xa. Trạm hạ áp thƣờng đƣợc đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp nhằm thích hợp với các hộ tiêu thụ. Trạm biến áp trung gian chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lƣới điện có cấp điện áp khác nhau. • Theo địa dƣ, TBA đƣợc phân loại thành TBA khu vực và TBA địa phƣơng. TBA khu vực đƣợc cung cấp điện từ mạng điện khu vực (mạng điện chính) của hệ thống điện (HTĐ) để cung cấp điện cho một khu vực lớn bao gồm thành phố, các khu công nghiệp … TBA địa phƣơng là các TBA đƣợc cung cấp điện từ mạng phân phối, mạng địa phƣơng của HTĐ cấp cho từng xí nghiệp, hay trực tiếp cấp cho các hộ tiêu thụ với điện áp thứ cấp thấp hơn. • CÁC CẤP ĐIỆN ÁP CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP + Cấp cao áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp 500 kV: dùng cho hệ thống điện quốc gia, nối liền 3 miền đất nƣớc. 220 kV: dùng cho lƣới truyền tải, mạng điện khu vực. 110 kV: dùng cho lƣới phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn. + Cấp trung áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp 22 kV: dùng cho mạng địa phƣơng, cung cấp điện cho các phụ tải vừa và nhỏ hoặc các khu dân cƣ. Do lịch sử để lại, hiện nay nƣớc ta cấp trung áp còn dùng: 66kV, 35kV, 15kV, 10kV, 6kV … nhƣng trong tƣơng lai các cấp điện này sẽ đƣợc cải tạo, để dùng thống nhất một cấp 22kV. + Cấp hạ áp: 380220V gồm: Mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp. Trang 10 Đồ án tốt nghiệp: Đề tài thiết kế trạm biến áp 220.4KV cấp điện cho khu số 3 Làng Đại Học – Thủ Đức Mạng điện 1 pha hai dây và 1 pha 3 dây. 1.2. Phân loại trạm biến áp: Về hình thức và cấu trúc của trạm biến áp, TBA đƣợc chia thành trạm ngoài trời, trạm trong nhà. 1. Trạm biến áp ngoài trời Ơ loại TBA này, các thiết bị điện nhƣ: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, thanh góp …đều đặt ngoài trời. Phần phân phối phía trung áp có thể đặt ngoài trời, trong nhà hoặc các tủ chuyên dùng. Phần phân phối hạ áp thƣờng đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ chuyên dùng chế tạo sẵn. TBA ngoài trời thích hợp cho các trạm tăng áp, trạm giảm áp và các TBA trung gian có công suất lớn, có đủ điều kiện về đất đai để đặt các trang thiết bị. Các TBA ngoài trời tiết kiệm đƣợc rất nhiều về kinh phí xây dựng, nên đƣợc khuyến khích dùng nếu có điều kiện. 2. Trạm biến áp trong nhà Ơ loại TBA này, các thiết bị điện nhƣ: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, thanh góp … để đặt trong nhà. Ngoài ra vì điều kiện chiến tranh, bảo đảm mỹ quan thành phố, ngƣời ta còn xây dựng những TBA ngầm. Loại trạm này khá tốn kém trong xây dựng, vận hành, bảo quản. Trong thực tế cần căn cứ vài địa hình, môi trƣờng làm việc, công suất trạm, tính chất quan trọng của phụ tải, môi trƣờng mỹ quan và kinh phí đầu tƣ mà chọn loại trạm cho phù hợp. 3. CÁC TRẠM BIẾN ÁP THƢỜNG GẶP Trạm treo Trạm treo (hình 1.1) là kiểu trạm toàn bộ các thiết bị cao áp, hạ áp, máy biến áp đƣợc đặt trên cột. Máy biến áp thƣờng là loại một pha hoặc tổ 3 máy biến áp 1 pha. Tủ hạ áp có thể đặt trên cột cạnh máy biến áp hay trong nguồn phân phối xây dựng dƣới đất. Trạm treo có ƣu điểm là tiết kiệm đất, thích hợp cho trạm công cộng đô thị, trạm biến áp cơ quan. Trạm treo, máy biến áp thƣờng là 1 pha hoặc 3 pha. Để đảm bảo an toàn chỉ cho phép dùng trạm treo cho cở máy có công suất 250 kVA , 3 x 75 kVA … với cấp điện áp (15 22) 0,4 kV, phần đo đếm đƣợc trang thiết bị hạ áp. Trang 11 Đồ án tốt nghiệp: Đề tài thiết kế trạm biến áp 220.4KV cấp điện cho khu số 3 Làng Đại Học – Thủ Đức Tuy nhiên loại trạm này làm mất mỹ quan thành phố nên về lâu dài loại trạm này không đƣợc khuyến khích dùng ở đô thị.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP 22/0.4KV CẤP ĐIỆN CHO
KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP
Trạm biến áp là một công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác TBA đƣợc phân loại theo điện áp, theo địa dƣ
Theo điện áp, TBA có thể là trạm tăng áp, cũng có thể là trạm hạ áp hay trạm trung gian
Trạm tăng áp thường được lắp đặt tại các nhà máy điện với chức năng nâng cao điện áp từ máy phát lên mức cao hơn, giúp truyền tải điện năng hiệu quả hơn đến các khu vực xa.
- Trạm hạ áp thường được đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp nhằm thích hợp với các hộ tiêu thụ
- Trạm biến áp trung gian chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lưới điện có cấp điện áp khác nhau
Theo địa dư, TBA được phân loại thành TBA khu vực và TBA địa phương
Khu vực TBA được cung cấp điện từ mạng điện chính của hệ thống điện, nhằm cung cấp năng lượng cho các khu vực lớn như thành phố và các khu công nghiệp.
TBA địa phương là các trạm biến áp cung cấp điện từ mạng phân phối, phục vụ cho từng xí nghiệp hoặc trực tiếp cho các hộ tiêu thụ với điện áp thứ cấp thấp hơn.
CÁC CẤP ĐIỆN ÁP CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP
+ Cấp cao áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp
- 500 kV: dùng cho hệ thống điện quốc gia, nối liền 3 miền đất nước
- 220 kV: dùng cho lưới truyền tải, mạng điện khu vực
- 110 kV: dùng cho lưới phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn
+ Cấp trung áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp
- 22 kV: dùng cho mạng địa phương, cung cấp điện cho các phụ tải vừa và nhỏ hoặc các khu dân cƣ
Theo lịch sử phát triển, hiện nay Việt Nam đang sử dụng các cấp điện trung áp như 66kV, 35kV, 15kV, 10kV và 6kV Tuy nhiên, trong tương lai, các cấp điện này sẽ được cải tạo để thống nhất sử dụng một cấp điện duy nhất là 22kV.
- Mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp
- Mạng điện 1 pha hai dây và 1 pha 3 dây.
PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP
Về hình thức và cấu trúc của trạm biến áp, TBA đƣợc chia thành trạm ngoài trời, trạm trong nhà
1 Trạm biến áp ngoài trời
Trong loại trạm biến áp (TBA) này, các thiết bị điện như máy cắt, dao cách ly, máy biến áp và thanh góp được lắp đặt ngoài trời Phần phân phối trung áp có thể được bố trí ngoài trời, trong nhà hoặc trong các tủ chuyên dụng Trong khi đó, phần phân phối hạ áp thường được đặt trong nhà hoặc trong các tủ chuyên dụng đã được chế tạo sẵn.
TBA ngoài trời là lựa chọn lý tưởng cho các trạm tăng áp, trạm giảm áp và các TBA trung gian với công suất lớn, đặc biệt khi có đủ điều kiện về đất đai để lắp đặt thiết bị Việc sử dụng TBA ngoài trời giúp tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng, vì vậy nó được khuyến khích áp dụng khi có thể.
2 Trạm biến áp trong nhà
Trong loại trạm biến áp (TBA) này, các thiết bị điện như máy cắt, dao cách ly, máy biến áp và thanh góp được lắp đặt trong nhà Để đảm bảo mỹ quan thành phố và ứng phó với điều kiện chiến tranh, nhiều TBA ngầm cũng được xây dựng Tuy nhiên, loại trạm này có chi phí xây dựng, vận hành và bảo quản tương đối cao.
Khi lựa chọn loại trạm, cần xem xét các yếu tố như địa hình, môi trường làm việc, công suất trạm, tính chất quan trọng của phụ tải, yêu cầu về mỹ quan và ngân sách đầu tư.
3 CÁC TRẠM BIẾN ÁP THƯỜNG GẶP
Trạm treo là một loại trạm điện bao gồm toàn bộ thiết bị cao áp, hạ áp và máy biến áp được lắp đặt trên cột Máy biến áp thường sử dụng là loại một pha hoặc tổ 3 máy biến áp một pha Tủ hạ áp có thể được bố trí trên cột bên cạnh máy biến áp hoặc trong hệ thống phân phối được xây dựng dưới mặt đất.
- Trạm treo có ƣu điểm là tiết kiệm đất, thích hợp cho trạm công cộng đô thị, trạm biến áp cơ quan
Trạm treo và máy biến áp thường được sử dụng dưới dạng 1 pha hoặc 3 pha Để đảm bảo an toàn, chỉ cho phép sử dụng trạm treo cho các máy có công suất tối đa 250 kVA hoặc 3 x 75 kVA, với cấp điện áp từ (15 - 22) / 0,4 kV, và thiết bị đo đếm phải được trang bị cho hệ thống hạ áp.
- Tuy nhiên loại trạm này làm mất mỹ quan thành phố nên về lâu dài loại trạm này không đƣợc khuyến khích dùng ở đô thị
Hình 1: Trạm biến áp treo
* Trạm trên trụ BTLT ghép đôi
Trạm trụ ghép là giải pháp phổ biến cho những khu vực có mật độ dân cư cao, nơi có hệ thống giao thông đã được quy hoạch hoặc trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ.
- Trạm treo có ƣu điểm là tiết kiệm đất, thích hợp cho trạm công cộng đô thị, trạm biến áp cơ quan
- Đối với trạm trụ ghép thường được bố trí MBT 3 pha, các thiết bị đóng cắt đƣợc bố trí trực tiếp trên trụ(hình 12)
- Đường dây đến có thể là cáp ngầm hay đường dây trên không, phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp
Hình 2: Trạm biến áp trên trụ ghép
Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp đều đƣợc đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột (hình 1.3)
Trạm điện được trang bị ba máy biến áp một pha (3 x 75 kVA) hoặc một biến áp ba pha có công suất nhỏ hơn hoặc bằng 400 kVA, với cấp điện áp từ 15 đến 22 kV và 0,4 kV Việc đo đếm điện năng có thể thực hiện ở phía trung áp hoặc phía hạ áp Tủ phân phối hạ áp được lắp đặt trên giàn giữa hai cột, với đường dây kết nối có thể là đường dây trên không hoặc cáp ngầm.
Trạm giàn thường cung cấp điện cho khu dân cư hay các phân xưởng
Hình 3: Trạm biến áp giàn
Trạm kín là loại trạm mà các thiết bị điện và máy biến áp đƣợc đặt trong nhà (hình 1.4)
Trạm kín thường được phân làm trạm công cộng và trạm khách hàng:
- Trạm công cộng thường đặt ở khu đô thị hóa, khu dân cư mới đảm bảo mỹ quan và an toàn cho người sử dụng
Trạm khách hàng thường được lắp đặt trong khuôn viên của khách hàng, với xu hướng hiện nay là sử dụng bộ mạch vòng chính (Ring Main Unit) thay thế cho kết cấu thanh cái, cầu dao, có bợ chì và cầu chì ống Điều này nhằm bảo vệ máy biến áp có công suất nhỏ 1000 kVA một cách hiệu quả hơn.
Trạm kín yêu cầu ba phòng chính: phòng thiết bị cao áp, phòng máy biến áp và phòng thiết bị phân phối hạ áp, thường được lắp đặt ở những khu vực có yêu cầu an toàn cao, nhiều bụi bẩn và hóa chất ăn mòn Cáp vào và ra của trạm kín thường là cáp ngầm, và các cửa thông gió phải được trang bị lưới bảo vệ để ngăn chặn chim, rắn và chuột, đồng thời cần có hố dầu để xử lý sự cố.
Trạm biến áp kín được thiết kế dựa trên các yếu tố như đường dây, địa hình và cấu trúc vỉa hè của khu vực lắp đặt Đối với trạm Đại Học 3, việc lựa chọn kết cấu trạm trên trụ ghép đôi là phù hợp với điều kiện cụ thể của khu vực.
KHÁI QUÁT VỀ TRẠM ĐẠI HỌC 3 XÂY DỰNG MỚI
Dự án "Xây dựng mới trạm biến áp 22/0.4kV cấp điện cho khu số 3 – Làng Đại Học – Thủ Đức" được triển khai tại ngã tư đường Hồng Đức và đường Thống Nhất, thuộc phường Bình Thọ, quận Thủ Đức.
- Địa hình khảo sát: địa hình cấp V
* Hiện trạng nguồn và lưới điện khu vực dự án:
Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý lưới điện với 06 trạm trung gian và 29 tuyến dây hoạt động ở mức 22kV, cùng với 690 trạm biến thế công cộng, nhằm cung cấp điện cho các phụ tải tại quận Thủ Đức.
Sự phát triển nhanh chóng và không đồng đều của phụ tải công cộng đã dẫn đến sự phân bố không cân đối của phụ tải trên trạm biến áp (TBT), với bán kính cấp điện lớn và tình trạng quá tải trên TBT, cùng với tải trên lưới hạ thế gây ra tổn thất cho hệ thống điện.
Trạm biến thế công cộng có công suất lớn từ 2000kVA, khi có phụ tải vượt quá 80% tải định mức, bán kính cấp điện lớn hơn 200m và phục vụ trên 350 khách hàng, sẽ dẫn đến tình trạng quá tải cho MBT và lưới hạ thế Hệ quả là tổn thất trên lưới hạ thế gia tăng, làm giảm độ tin cậy trong việc cung cấp điện.
* Lưới điện dự kiến đấu nối:
Trạm biến áp Đại Học 3 có công suất 560 KVA sẽ được kết nối vào lưới điện 22KV hiện hữu dọc đường Hồng Đức, với tiết diện dây 3ACV240mm2 - 24KV+1AC95mm2 thuộc tuyến 22KV Việt Thắng Trạm bắt nguồn từ trạm ngắt Thủ Đức 2x63MVA, nhằm tạo thuận lợi cho quá trình vận hành và chuyển tải giữa các thiết bị Các tuyến dây được kết nối qua các điểm giao lưới, trong khi điều kiện vận hành thực tế không vượt quá 300A Hiện tại, tuyến Việt Thắng đang hoạt động với tổng phụ tải 163A, cho thấy mức độ dự trữ khoảng cách an toàn.
Lưới hạ áp tại khu vực Làng Đại Học hiện đang được cung cấp nguồn điện từ hai trạm Đại Học 1 và Đại Học 2, mỗi trạm có công suất 400 KVA Tuy nhiên, cả hai trạm này hiện đã bị quá tải.
- Hình vẽ đầu trụ đấu nối : thể hiện trong bản vẽ số 2/3 đính kèm
- Sơ đồ địa dƣ vị trí đặt trạm dự kiến:
Hình 5: Sơ đồ địa dƣ khu vực xây dựng mới trạm
Dựa trên tình hình vận hành thực tế của hai trạm Đại Học 1 và Đại Học 2, độ dự trữ của tuyến 22 kV Việt Thắng hiện còn khoảng 46% Điều này cho thấy rằng việc xây dựng trạm Đại Học 3 với công suất 560 KVA là cần thiết để đáp ứng nhu cầu vận hành và chuyển tải điện lực trong khu vực.
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/0.4KV CẤP ĐIỆN CHO KHU SỐ 3 LÀNG ĐẠI HỌC – THỦ ĐỨC
ĐỒ THI PHỤ TẢI, TÍNH TOÁN CÁC HỆ SỐ TMAX, MAX
Mức tiêu thụ điện năng thay đổi theo thời gian và được thể hiện qua đồ thị phụ tải Đồ thị này có trục tung biểu diễn các loại công suất như công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất biểu kiến, trong khi trục hoành thể hiện thời gian.
- Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất, theo thời gian, theo địa dƣ
- Theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị phụ tải công suất biểu kiến
- Theo thời gian có đồ thị phụ năm, đồ thị phụ tải ngày …
- Theo địa dƣ có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện hay TBA, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ
Đồ thị phụ tải đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống điện Việc phân tích đồ thị của toàn bộ hệ thống giúp tối ưu hóa công suất cho các nhà máy điện và xác định mức tiêu hao nhiên liệu hiệu quả.
Đồ thị phụ tải của nhà máy hoặc trạm biến áp (TBA) được sử dụng để xác định dung lượng máy biến áp (MBA), tính toán tổn thất điện năng trong MBA và lựa chọn sơ đồ nối dây phù hợp.
… b Cách xác định đồ thị phụ tải hằng ngày theo %Smax
Đồ thị phụ tải ngày được vẽ bằng Watt kế tự ghi là phương pháp chính xác nhất Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng phương pháp từng điểm, trong đó chỉ số phụ tải được ghi lại sau một khoảng thời gian và sau đó nối lại thành đường gấp khúc Mặc dù phương pháp vẽ theo từng điểm không đạt độ chính xác cao như Watt kế tự ghi, nhưng vẫn được sử dụng phổ biến trong thực tế.
Để tính toán thuận tiện, cần biến đường gấp khúc thành dạng bậc thang, nhưng phải đảm bảo hai điều kiện: diện tích giới hạn bởi đường bậc thang với trục tọa độ phải bằng diện tích giới hạn bởi đường gấp khúc, và điểm cực đại, cực tiểu trên cả hai đường biểu diễn phải giữ nguyên Cuối cùng, cần vẽ đồ thị phụ tải dựa trên số lượng ban đầu.
+ Nguồn cung cấp: bởi đường dây 22kV hiện hữu
+ Trạm biến áp cung cấp cho phụ tải phía hạ áp có công suất 560KVA
Hình 6: SƠ ĐỒ PHỤ TẢI
TÍNH CÁC HỆ SỐ THỜI GIAN T MAX, MAX
1 Xác định thời gian sử dụng công suất lớn nhất (T max )
Điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào phụ tải và thời gian vận hành, nhưng phụ tải thường xuyên biến đổi Để thuận tiện cho việc tính toán, người ta giả định phụ tải luôn không thay đổi và bằng phụ tải lớn nhất Do đó, thời gian sử dụng điện được coi là thời gian tương đương về tiêu thụ điện năng.
Thời gian sử dụng điện tại phụ tải lớn nhất, thường được xác định bằng phụ tải tính toán, được gọi là thời gian sử dụng công suất lớn nhất.
Tính T max trong một ngày:
Tính T max trong một năm:
Dựa vào T max trong một ngày ta tính đƣợc Tmax (năm) nhƣ sau:
Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, ký hiệu Tmax, là khoảng thời gian cần thiết để một phụ tải lớn nhất và không đổi tiêu thụ lượng điện năng tương đương với lượng điện năng mà phụ tải thực tế tiêu thụ trong một năm hoạt động.
- Về phương diện kinh tế thì Tmax càng lớn đạt giá trị t càng tốt
2 Xác định thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất ( (max) )
Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất là khoảng thời gian mà trong đó nếu mạng điện luôn duy trì tải lớn nhất, sẽ dẫn đến tổn thất điện năng tương đương với tổn thất thực tế của mạng trong suốt một năm.
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP
Xác định chính xác phụ tải tính toán là rất quan trọng và khó khăn, vì phụ tải phụ thuộc vào nhiều yếu tố Nếu phụ tải tính toán thấp hơn phụ tải thực tế, thiết bị có thể giảm tuổi thọ, thậm chí gây ra nổ cháy và nguy hiểm Ngược lại, nếu phụ tải tính toán cao hơn nhiều so với thực tế, các thiết bị sẽ quá lớn và dẫn đến lãng phí.
Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng cho phép được xem là phụ tải tính toán không đổi, tương đương với phụ tải thực tế thay đổi theo thời gian và gây ra hiệu ứng nhiệt Việc lựa chọn thiết bị điện dựa trên phụ tải tính toán này giúp đảm bảo an toàn cho thiết bị trong các điều kiện vận hành.
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: được chia làm hai nhóm chính
Nhóm này dựa vào kinh nghiệm trong thiết kế và vận hành để tổng hợp và đưa ra các hệ số tính toán Phương pháp này có ưu điểm là tiện lợi, nhưng chỉ mang lại kết quả gần đúng.
Nhóm các phương pháp này dựa trên lý thuyết xác suất và thống kê, với đặc điểm nổi bật là xem xét ảnh hưởng của nhiều yếu tố Nhờ đó, kết quả tính toán trở nên chính xác hơn, mặc dù quá trình tính toán có thể khá phức tạp.
2.3.2 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI
Việc tính toán phụ tải điện nhằm:
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ lưới 1000
- Chọn số lƣợng và công suất máy biến áp của trạm biến áp
- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối
- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ
2.3.3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TRẠM
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, tùy theo phương pháp mà ta lựa chọn cách tính cho phù hợp:
- Phụ tải tổng của trạm: S= 800 kVA
- Hệ số phân tán: Kpt=1,5
- Hệ số công suất: cos=0,8
Dựa trên hệ số phân tán Kpt=1,5 và phụ tải tổng S0kVA của trạm, chúng ta có thể tính toán công suất biểu kiến, công suất tác dụng và công suất phản kháng.
1 Công suất biểu kiến tính toán của phụ tải
2 Công suất tác dụng tính toán của phụ tải
3 Công suất phản kháng tính toán
Do cos = 0,8 nên sin 1 coa 2 1 0 , 8 2 0 , 6
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng Trong trường hợp này, nhằm chia tải cho hai trạm đang vận hành và quá tải, cũng như sử dụng máy theo khối lượng dự trữ của điện lực khu vực, ta đã quyết định sử dụng máy 560KVA để chia tải cho hai trạm lân cận.
Hiện hữu Sau ải tạo
Kiểu trạm % tải Công suất
1 Trạm Đại Học 1 400 Trụ ghép 75% 400 Trụ ghép 57%
2 Trạm Đại Học 2 400 Trụ ghép 80% 400 Trụ ghép 60%
3 Trạm Đại Học 3 560 Trụ ghép 57%
CHỌN SỐ LƢỢNG – CÔNG SUẤT VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP
2.4.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY BIẾN ÁP (MBA)
MBA là thiết bị thiết yếu trong hệ thống điện, với tổng công suất cao gấp 4 đến 5 lần so với tổng công suất của các máy phát điện Do đó, đầu tư cho MBA thường rất lớn Người ta mong muốn lựa chọn số lượng MBA ít và công suất nhỏ nhưng vẫn đảm bảo an toàn trong việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
Khi chọn máy biến áp (MBA) cho nhà máy phát điện và trạm biến áp (TBA), cần xem xét loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp Mặc dù hiệu suất của MBA cao (đạt khoảng 99,5% cho máy biến áp công suất lớn), nhưng tổn thất điện năng hàng năm vẫn rất lớn Do đó, việc giảm số bậc biến áp, công suất đặt và sử dụng MBA hiệu quả hơn là điều cần thiết Điều này có thể đạt được thông qua thiết kế hệ thống điện hợp lý, sử dụng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của MBA (đối với 110 kV trở lên, có trung tính trực tiếp nối đất), cùng với việc cải tiến cấu tạo của MBA để nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm nguyên liệu.
Trong hệ thống điện, các máy biến áp (MBA) được sử dụng bao gồm MBA 3 pha 2 cuộn và MBA 3 pha 3 cuộn dây, hoặc tổ MBA một pha, nhằm mục đích điều chỉnh điện áp để đáp ứng nhu cầu của phụ tải.
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn và 3 cuộn dây được ứng dụng phổ biến trong hệ thống điện Máy biến áp 3 cuộn dây là giải pháp hiệu quả khi cần hai cấp điện áp đầu ra, giúp tiết kiệm diện tích, vật liệu và vốn đầu tư so với việc sử dụng hai máy biến áp 2 cuộn dây Hơn nữa, việc sử dụng máy biến áp 3 cuộn dây còn giảm thiểu tổn hao năng lượng trong quá trình vận hành Ngược lại, máy biến áp 2 cuộn dây chỉ nên được lắp đặt tại các trạm mà không có khả năng phát sinh phụ tải hạ áp khác trong tương lai, hoặc khi phụ tải ở cấp này nhỏ hơn 10-15% công suất của máy biến áp.
Máy biến áp 3 pha được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện do lợi ích kinh tế, với giá thành thấp hơn từ 12% đến 25% so với ba máy biến áp 1 pha có cùng công suất Bên cạnh đó, tổn hao năng lượng trong quá trình vận hành của máy biến áp 3 pha cũng thấp hơn, chỉ từ 12% đến 15%.
- Tổ máy biến áp 1 pha chỉ dùng khi không có khả năng chế tạo máy biến áp
3 pha với công suất lớn cần thiết hoặc điều kiện chuyên chở không cho phép (ví dụ ở vùng đồi núi)
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính được nối đất (110500 kV), máy biến áp tự ngẫu thường được sử dụng Loại máy biến áp này có nhiều ưu điểm vượt trội so với máy biến áp thông thường, bao gồm giá thành thấp, chi phí vật liệu tiết kiệm và tổn hao năng lượng khi vận hành nhỏ hơn so với máy biến áp thông thường có cùng công suất.
Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục mà máy biến áp có thể truyền tải trong suốt thời gian hoạt động, dựa trên các điều kiện tiêu chuẩn như điện áp định mức, tần số định mức và nhiệt độ môi trường.
2.4.2 NGUYÊN TẮC CHỌN CÔNG SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP
Khi lựa chọn công suất định mức cho máy biến áp, cần xem xét khả năng quá tải của thiết bị Thông thường, việc đánh giá này bao gồm cả tình huống quá tải thường xuyên và quá tải trong trường hợp xảy ra sự cố.
1 Chọn theo điều kiện quá tải thường xuyên
Quá tải thường xuyên của máy biến áp xảy ra khi phụ tải vượt quá công suất định mức trong một phần thời gian nhất định, trong khi phần thời gian còn lại, phụ tải thấp hơn công suất định mức Dưới điều kiện này, hao mòn cách điện sau mỗi chu kỳ khảo sát không vượt quá mức cho phép, với nhiệt độ cuộn dây tối đa đạt 140°C, nhưng không vượt quá 98°C trong chu kỳ hoạt động bình thường.
2 Chọn theo điều kiện quá tải sự cố
Quá tải sự cố cho phép máy biến áp (MBA) hoạt động trong điều kiện sự cố mà không gây hư hỏng, khi một trong các MBA làm việc song song gặp sự cố Để đảm bảo an toàn, trị số quá tải phải được xác định sao cho nhiệt độ cuộn dây và dầu MBA không vượt quá giới hạn cho phép, với nhiệt độ tối đa cho dầu là 1150°C và cho điểm nóng nhất của cách điện cuộn dây là 1400°C Thời gian tải không được vượt quá 6 giờ trong 5 ngày đêm, và hệ số phụ tải bậc một không được vượt quá 0,93.
Khi lựa chọn máy biến áp (MBA) theo điều kiện quá tải sự cố, cần xem xét hệ số Kcp=1,4 như một yếu tố tính toán quan trọng Hệ số này giúp đánh giá khả năng chịu đựng của MBA trong các tình huống quá tải, từ đó đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.
- Ngoài ra để chọn công suất máy biến áp cho trạm biến áp thì căn cứ vào các yêu cầu nhƣ:
Khi trạm chỉ có một máy biến áp, việc lựa chọn công suất định mức cần dựa trên khả năng quá tải thường xuyên của máy biến áp đó.
Khi lắp đặt hai máy biến áp (MBA) tại một trạm, cần chọn công suất định mức sao cho có thể chịu được khả năng quá tải trong trường hợp một trong hai MBA gặp sự cố Trong điều kiện hoạt động bình thường, cả hai MBA sẽ hoạt động ở chế độ non tải.
Dựa trên các nguyên tắc lựa chọn công suất máy biến áp (MBA) và yêu cầu cung cấp điện liên tục, chúng ta cần chọn máy biến áp hoạt động trong điều kiện quá tải sự cố.
Vốn đầu tư ban đầu cho máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong tổng vốn đầu tư của hệ thống điện Do đó, việc lựa chọn số lượng và công suất định mức của máy biến áp là rất cần thiết.
Các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật khi chọn máy biến áp:
- An toàn, liên tục cung cấp điện
- Vốn đầu tƣ ít nhất
- Chi phí vận hành hằng năm bé nhất
- Tiêu tốn kim loại màu bé nhất
- Số lƣợng MBA không nên chọn quá 2 để đơn giản trong vận hành
- Nên chọn cùng một chủng loại và dung lƣợng MBA để đơn giản trong lắp đặt và dự phòng
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NGẮN MẠCH
Ngắn mạch là hiện tượng xảy ra khi các pha trong mạch điện chập nhau, đặc biệt là trong mạng trung tính nối đất, hoặc khi các pha chập nhau và chạm đất trong mạng trung tính trực tiếp nối đất Hiện tượng này có thể được hiểu là mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ, gần như bằng không Khi xảy ra ngắn mạch, tổng trở của hệ thống giảm xuống, và mức độ giảm này phụ thuộc vào vị trí của điểm ngắn mạch so với nguồn cung cấp điện.
3.1.2 Các trường hợp ngắn mạch thường xảy ra
Sơ đồ nguyên lý Ký hiệu Xác suất xảy ra a Ngắn mạch 3 pha N (3) hay
65 d Ngắn mạch 2 pha chạm đất
NGUYÊN NHÂN, HẬU QUẢ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA NGẮN MẠCH
- Thiết bị vận hành lâu ngày bị lão hóa, bụi bám vào làm mất khả năng cách điện
- Sét đánh vào đường dây, thiết bị điện và các thiết bị khác
- Do hệ thống bị hƣ hỏng nhƣ: quá điện áp nội bộ, do cột ngã, cây ngã chạm vào đường dây
- Gây hƣ hỏng cục bộ trong TBA
- Gây ra lực điện động lớn làm phá hủy trụ điện, sứ đỡ hoặc uốn cong thanh dẫn làm hƣ hỏng thiết bị và khí cụ điện khác
- Phá vở quá trình làm việc của máy phát điện trong hệ thống, làm hệ thống mất ổn định và tan rã
- Gây ra sự mất điện làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất
MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
- Để xác định khả năng sự cố ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra trong hệ thống
- Lựa chọn thiết bị và khí cụ điện nhƣ: máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn
- Chọn phương án hạn chế dòng ngắn mạch
- Tính toán thiết kế bảo vệ relay
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH
- Lập sơ đồ thay thế điện kháng các phần tử
Khi chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điện áp cơ bản, cần lưu ý rằng các đại lượng này thường được xác định từ những yêu cầu đơn giản hóa cho quá trình tính toán, với sai số cho phép dưới 5%.
- Tất cả các sức điện động đều trùng pha nhau
- Các sức điện động của những nguồn ở xa điểm ngắn mạch đƣợc coi là không đổi
- Bỏ qua dòng điện từ hóa của MBA, bỏ qua điện dung ngắn mạch
- Bỏ qua điện trở và điện dung của đầu cáp nối vào trạm
CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƢỢNG CƠ BẢN
Ucb1= Uđm1B là điện áp định mức phía cao áp o Ucb1= 22 [kV]
Điện áp định mức phía hạ áp được xác định là Ucb2 = Uđm2B = 0,4 kV Điện kháng tương đối của hệ thống là X * HT = 0,1 (đvtđ) Công suất ngắn mạch phía hệ thống đạt giá trị SN = SCBHT = 250 MVA Đường dây cáp 2 tuyến có chiều dài 10 Km với điện trở X0 = 0,08 (Ω/Km).
VỊ TRÍ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH CẦN TÍNH TOÁN
HÌNH 8: CÁC VỊ TRÍ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
X HT : Tương đương của hệ thống trong đơn vị có tên
R , X : Điện trở, điện kháng của dây cáp Điểm ngắn mạch N2 Điểm ngắn mạch N1
RT , XT : Điện trở, điện kháng của máy biến áp
2 Tính toán các thông số liên quan Điện kháng của hệ thống(X HT ):
XHT = 1,936 () Điện kháng của đường dây(R L ):
S là tiết diện dây cáp
là điện trở suất của dây đồng cu",5(mm 2 /km)
* Dòng điện thực tế phía cao áp:
Với J kt đƣợc tra theo bảng 2.1.1 sau:
Mật độ dòng điện kinh tế (J kt ) A/mm 2 khi T max , giờ
1 Dây dẫn và thanh dẫn trần:
Bằng nhôm, nhôm lõi thép
2 Cáp cách điện bằng giấy, có lõi:
3 Cáp cách điện bằng cao su, lõi:
- Ở phần 1 tính đƣợc Tmax (năm) = 5949,5 (giờ) nên ta chọn cáp đồng cách điện bằng cao su, tra bảng 2.1.1 chọn Jkt = 2,7
Khi chọn cáp điện, cần lưu ý rằng dây cáp có tiết diện tối thiểu 5,1 mm², trong khi cáp điện trung thế yêu cầu tiết diện tối thiểu là 25 mm² Tuy nhiên, trên thị trường hiện nay, cáp có tiết diện dưới 50 mm² rất hiếm nhà cung cấp Để thuận tiện cho quá trình đấu thầu và mua sắm vật tư, nên xem xét sử dụng cáp điện XLPE-3M50 để cấp điện cho các trạm biến áp.
- Trạm biến áp đƣợc đặt ở tâm phụ tải, phạm vi cấp điện tối đa khoảng 250m để tránh sụt áp
Do đó điện trở của đường dây:
10 = 9 () Điện kháng của đường dây (X L ) :
R B = 0,002 (m) Điện kháng của máy biến áp :
- Cách tính dựa vào hệ đơn vị tương đối với các giá trị như sau : o Công suất cơ bản :
Scb= SMBA = 560KVA o Điện áp cơ bản ( trung thế và hạ thế)
Ucb.LV = 0,4 kV o Dòng cơ bản trung thế và hạ thế
Icb.MV MV cb cb
Icb.LV LV cb cb
= 0,06 o Điện kháng đoạn cáp 3 pha Cu-25mm2 từ vị trí đấu nối đến TBA 560kVA:
560 = 0,14 a Dòng ngắn mạch tại điểm N 1
I N1 = 1,35 (kA) b Dòng ngắn mạch tại điểm N2
R N là điện trở đường dây qui đổi về phía thứ cấp:
R N là điện kháng đường dây qui đổi về phía thứ cấp:
Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch đƣợc tính theo công thức sau:
Với K xk là hệ số xung kích, đƣợc cho ở bảng 2.1.2 sau:
K XK Ở đầu ra máy phát thủy điện cực lồi
Có cuộn cảm Ở đầu cực ra máy phát nhiệt điện
Tất cả các trường hợp còn lại khi không tính điện trở tác dụng của mạch ngắn mạch
Dựa vào bảng 2.1.2 chọn K xk = 1,8
Tại điểm N 1 Dòng ngắn mạch: I N1 = 1,35 (kA) Dòng xung kích: I xkN1 = 3,44 (kA)
Tại điểm N 2 Dòng ngắn mạch: I N2 = 28,94 (kA) Dòng xung kích: I xkN2 = 68,3 (kA)
4 CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG CÔNG
4.1 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHẦN ĐƯỜNG DÂY TRUNG THẾ 4.1.1 Lựa chọn cấp điện áp
Cấp điện áp của công trình được lựa chọn là lưới trung thế 22kV và lưới hạ thế 0,4kV Công trình sẽ được đấu nối với các tuyến dây 22kV và phí hạ thế 0,4kV từ các trạm biến áp phân phối Do đó, các vật tư thiết bị kèm theo công trình cần phải phù hợp với cấp điện áp trung thế 22kV và 0,4kV.
4.1.2 Lựa chọn kết cấu lưới điện
Lưới điện trung thế hiện tại được thiết kế với cấu trúc mạch vòng kín hoạt động hở, trong khi các nhánh rẽ kết nối từ trục chính sử dụng cấu trúc lưới hình tia.
Dây dẫn được lựa chọn dựa trên việc đảm bảo cung cấp đủ điện cho nhu cầu phụ tải của khu vực nông thôn trong dự án, với dự tính cho giai đoạn 10 năm tới.
Tiết diện dây dẫn được xác định dựa trên mật độ dòng điện kinh tế, tổn thất điện áp trong điều kiện vận hành bình thường và kiểm tra khả năng chịu nhiệt trong các tình huống sự cố.
- Thoả mãn các yêu cầu về tiêu chuẩn hoá trong thiết kế xây dựng
- Tính toán cơ lý dây dẫn đƣợc thực hiện theo qui phạm hiện hành của Việt nam
- Khi tải trọng ngoài lớn nhất, hoặc khi nhiệt độ thấp nhất: max
- Khi khi nhiệt độ trung bình hàng năm: tb 25%đứt
Dây dẫn được chọn lựa dựa trên tính toán cho dây nhôm lõi thép với mật độ dòng điện kinh tế J = 1,1A/mm2, chỉ tính đến tiết diện của phần nhôm và không xem xét khả năng tải điện của phần thép.
Để giảm thiểu tổn thất điện năng và đảm bảo hành lang cũng như dự phòng phát triển phụ tải trong tương lai, việc lựa chọn cáp 3M25_b22kV + M25 cho các trạm xây dựng mới là cần thiết Điều này đặc biệt quan trọng khi trạm xây dựng mới cách trụ đấu nối trên đường trụ 1 một khoảng cách nhất định hoặc khi các vị trí trạm xây dựng mới nằm dọc theo đường.
4.1.4 Lựa chọn cách điện và phụ kiện a Cách điện:
Cách điện được sử dụng cho công trình cần đảm bảo khả năng chịu đựng điện áp phù hợp Đối với công trình này, điện áp định mức của cách điện là 24kV.
Để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi sử dụng chuỗi cách điện, cần tính toán kỹ lưỡng các vị trí góc lớn chịu sức căng của dây Việc sử dụng néo dây hoặc đỡ dây là cần thiết, và nên chọn loại chuỗi cách điện có khả năng chịu lực phá hủy lớn.
- Cách điện và néo dây trung hoà dùng sứ ống chỉ 1000V
Các phụ kiện đường dây bằng sắt thép cần được chế tạo từ thép CT3 Sau khi gia công, các phụ kiện này phải được làm sạch trước khi mạ kẽm nhúng nóng với độ dày 80µm Việc này không chỉ giúp dễ dàng tháo lắp mà còn hạn chế sự ô-xy hóa, bảo vệ phụ kiện khỏi sự hư hỏng.
Tại các vị trí trụ đỡ thẳng và đỡ góc nhỏ (α < 30º), cần sử dụng sứ đứng 24kV với đường rò 540mm, kèm theo ty sứ đứng D20 và chân sứ đỉnh dài 870mm Chân sứ đỉnh được gia công từ thép tấm dày 4mm để đảm bảo độ bền và ổn định.
- Tại các vị trí trụ dừng dây: Sử dụng chuỗi cách điện Polymer 24kV
Tại các vị trí nối cáp bọc, cần sử dụng ống nối phù hợp với kích cỡ dây Sau khi thực hiện ép, nên sử dụng thêm ống bọc cách điện (24kV) để đảm bảo kín vị trí mối nối.
Tại các vị trí gọt cáp bọc để đấu nối nhánh rẽ, cần sử dụng kẹp quai và chụp cách điện để bảo vệ các vị trí hở Việc sử dụng phụ kiện cách điện là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và độ bền cho hệ thống điện.
- Dừng dây pha dùng giáp níu phù hợp với cỡ dây
- Đối với khóa néo dây dẫn, sử dụng loại khóa néo bu lông phù hợp cho cỡ các dây AC-50 và giáp níu cho cáp bọc ACX-70mm2-24kV
- Dừng dây trung hòa dùng kẹp dừng dây 3U, dày 3mm, mạ kẽm nhúng nóng
- Móc treo chữ U (ma-ní) 16-100mm
- Ống nối dây dùng loại ống nhôm không lõi thép phù hợp với cỡ dây
- Tất cả các phụ kiện làm bằng thép phải đƣợc mạ kẽm nhúng nóng
Kẹp ép cần phải được chọn lựa phù hợp với kích cỡ dây tương ứng Việc sử dụng kẹp ép không đúng kích cỡ có thể gây ra những rủi ro không đáng có Đảm bảo tuân thủ quy định về độ bền điện theo tiêu chuẩn Việt Nam là điều cần thiết.
- Hệ số dự trữ độ bền cách điện ở chế độ vận hành bình thường:
+ Khi tải trọng ngoài lớn nhất không nhỏ hơn 2,7;
+ Khi nhiệt độ trung bình năm không nhỏ hơn 5
- Hệ số dự trữ độ bền cách điện ở chế độ sự cố không nhỏ hơn 1,8
- Trên bề mặt của các loại phụ kiện phải đƣợc mạ kẽm nhúng nóng trơn láng toàn bộ, chiều dầy lớp mạ khụng đƣợc nhỏ hơn 80àm
- Phụ kiện treo dây sử dụng loại phù hợp với cỡ dây dẫn và dây trung hòa của đường dây
- Sử dụng kẹp ép phải đáp ứng các điều kiện sau:
+ Tiêu chuẩn áp dụng: AS1154, TCVN 3624-81
+ Kẹp ép sử dụng phải phù hợp với cỡ dây tương ứng Tuyệt đối không dùng kẹp ép không phù hợp với cỡ dây
CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH 58 4.1.CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHẦN ĐƯỜNG DÂY TRUNG THẾ
CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHẦN TRẠM BIẾN ÁP
- Phạm vi cấp điện: các phụ tải ở khu vực ngã 4 đường Hồng Đức và đường Thống Nhất – Phường Bình Thọ, Quận Thủ Đức
Máy biến áp cần được lựa chọn dựa trên khả năng cung cấp đủ công suất cho phụ tải khu vực, đồng thời đảm bảo không vận hành dưới mức cho phép, cụ thể là không dưới 30% công suất trong năm đầu tiên và không dưới 60% công suất trong các năm tiếp theo.
- Công suất trạm biến áp: 1x560kVA
- Ngã 4 đường Hồng Đức và đường Thống Nhất – Phường Bình Thọ, Quận Thủ Đức
- Điện áp ngắn mạch :Un % = 4%
- Tổn hao ngắn mạch: Pn H10(w)
- Tổn hao không tải : Po = 580(w)
- Dòng điện không tải : Io% = 1.5%
Theo yêu cầu và số liệu ban đầu đề bài cho, chọn máy biến áp phân phối ba pha kiểu ONAN-560KVA với các thông số:
- Điện trở của MBA : RB = 7.42 ()
- Điện kháng của MBA : XB = 34.57 ()
- Điện áp ngắn mạch : Un % = 4%
- Tổn hao ngắn mạch : Pn = 4.810 W
- Tổn hao không tải : Po X0 W
- Dòng điện không tải: Io % = 1,5%
4.2.2 Giải pháp chống sét, nối đất trạm biến áp
- Sử dụng chống sét van (có nắp chụp) loại 10KA-18KV để bảo vệ quá điện áp đầu vào trạm
- Tiếp địa tại trạm đƣợc thiết kế thành 01 hệ thống bao gồm hệ thống tiếp địa cho LA,tiếp địa làm việc MBT và tiếp địa vỏ MBT
Sử dụng 4 cọc tiếp địa mạ đồng có đường kính 16mm và chiều dài 2,4m kết hợp với dây đồng trần 25mm² để thiết lập hệ thống tiếp địa cho trạm biến áp, đảm bảo rằng điện trở đo được sau khi lắp đặt nhỏ hơn 10Ω Dây đồng trần 25mm² sẽ được đấu nối từ hệ thống tiếp địa của trạm biến áp đến các điểm nối đất của máy biến thế, dây trung hòa và thiết bị chống sét (LA) theo từng hệ thống riêng biệt.
- Các mối nối giữa cọc và dây tiếp địa sử dụng phương pháp hàn hóa nhiệt và hàn điện
4.2.3 Thiết bị đóng cắt bảo vệ ngắn mạch trạm biến áp
Cầu ngắt chì tự rơi 22kV-100A (có nắp chụp) là thiết bị lý tưởng để bảo vệ và đóng cắt, với kích thước Fuselink phù hợp Thông tin chi tiết về Fuselink được trình bày trong bảng dưới đây.
CÔNG SUẤT TRẠM SỐ LƢỢNG Fuse line
- Sử dụng tủ phân phối hợp bộ hạ thế gồm 1MCCB 800A và 4MCCB 250A (MCCB loại có chỉnh dòng) đối với máy biến áp công suất 560kVA
Đối với các trạm biến áp có công suất lớn hơn 25kVA, việc bảo vệ quá điện áp do khí quyển lan truyền từ đường dây vào trạm là rất quan trọng Giải pháp hiệu quả là sử dụng chống sét van với lựa chọn quy cách kỹ thuật của LA 18kV–10kA.
Dây pha trung thế đến MBA được kết nối bằng cáp đồng bọc 24kV với tiết diện 25mm2 Việc đấu nối phía trung thế được thực hiện bằng kẹp quai và kẹp Hotline có kích thước phù hợp.
Phía hạ áp, cần sử dụng cáp đồng bọc 600V với tiết diện phù hợp với công suất của trạm biến áp Hệ thống bao gồm dây dẫn từ máy biến áp (MBA) đến cầu dao MCCB, từ MCCB lên lưới điện, và dây dẫn từ trung tính MBA đến lưới.
- Dây dẫn lựa chọn trên cơ sở tính toán với dây đồng bọc, mật độ dòng kinh tế J=2,1A/mm2
- Lưới điện có cấu trúc 3 pha 4 dây
Cáp xuất trạm biến áp đƣợc bảo vệ bằng ống nhựa 114.
TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ VẬ TƯ THIẾT BỊ
TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT
Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu dùng, với đặc điểm trải rộng và có người làm việc thường xuyên Những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn điện giật bao gồm cách điện bị chọc thủng và việc không tuân thủ quy tắc an toàn Sét đánh vào thiết bị điện không chỉ gây hư hỏng mà còn nguy hiểm cho người vận hành Do đó, việc áp dụng các biện pháp an toàn chống điện giật và chống sét là cần thiết Một trong những biện pháp hiệu quả và đơn giản là thực hiện nối đất cho các thiết bị điện và lắp đặt thiết bị chống sét.
Trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn, với các điện cực được chia thành hai loại: điện cực thẳng đứng chôn sâu vào đất và điện cực ngang chôn ngầm ở độ sâu nhất định Dây nối đất có chức năng kết nối các bộ phận với các điện cực nối đất, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Khi thiết bị điện có trang bị nối đất, nếu cách điện bị hư hỏng và dòng điện ngắn mạch xuất hiện, dòng điện sẽ chạy qua vỏ thiết bị, theo dây dẫn xuống các điện cực và phân tán vào đất.
5.1.2 CÁCH THỰC HIỆN NỐI ĐẤT
Có hai loại : nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo
Nối đất tự nhiên là phương pháp sử dụng ống dẫn nước hoặc ống kim loại đặt trong đất để tạo ra hệ thống nối đất, loại trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy Các cấu trúc của công trình nhà ở và vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất cũng được sử dụng làm thiết bị nối đất hiệu quả.
Khi thực hiện việc trang bị nối đất, cần sử dụng các vật nối tự nhiên có sẵn để đảm bảo hiệu quả Điện trở nối đất có thể được xác định thông qua việc đo đạc thực tế tại chỗ hoặc dựa vào các tài liệu để tính toán gần đúng.
Nối đất nhân tạo thường sử dụng cọc thép, thanh thép hình chữ nhật hoặc thép góc dài từ 2 đến 3m, được đóng sâu xuống đất với đầu trên cách mặt đất khoảng 0,5 đến 0,8m Để đảm bảo chống ăn mòn kim loại, độ dày của các ống thép và thanh thép dẹt hoặc thép góc không nên nhỏ hơn 4mm.
Trong cả hai trường hợp trên, điện trở nối đất không vượt quá 10
5.1.3 TÍNH TÓAN NỐI ĐẤT NHÂN TẠO
HÌNH 9: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TIẾP ĐỊA TRẠM BIẾN ÁP Điện trở đất nhân tạo:
Điện trở suất của đất được đo bằng đơn vị [Ω cm] và có thể tra cứu theo bảng 3.1 Hệ số tăng cao (kmax) phụ thuộc vào điều kiện khí hậu tại khu vực xây dựng trạm bị nối đất, thông tin này có thể tìm thấy trong bảng 3.2 Đường kính ngoài của cọc, tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc, được xác định là d = 0,016m Độ chôn sâu của cọc, cũng tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc, được ký hiệu là t, và chiều dài cọc được ký hiệu là l.
Bảng 3.1 cho ta các trị số gần đúng của điện trở suất của đất d tính bằng [ cm ]nhử sau:
LOẠI ĐẤT d [ cm ] Đất sét, đất sét lẫn sỏi
(độ dày của lớp đất sét từ 13m)
1.10 4 Đất vườn, đất ruộng 0,4.10 4 Đất bùn 0,2.10 4
Bảng 3.2 cho ta hệ số K hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất của đất :
LOẠI CỌC NỐI ĐẤT Loại đất Đất rất ướt Đất ướt trung bình Đất khô
Các thanh dẹt nằm ngang (điện cực ngang) đặt ở độ sâu cách mặt đất 0,3m
Thanh dẹt chôn nằm ngang đặt ở độ sâu
Cọc đóng thẳng đứng đóng ở độ sâu cách mặt đất 0,8m
Sử dụng cọc tiếp địa mạ đồng với đường kính D16mm2 và chiều dài 2m4 là phương pháp hiệu quả để tạo cọc tiếp địa thẳng đứng Trong điều kiện đất có độ ẩm trung bình với hệ số k = 1,5 và loại đất vườn, đất ruộng có điện trở suất d = 0,4.10^4 [ cm] tương đương 40 [ m], độ sâu chôn cọc cần thiết là 0,5m.
Bảng 3.3 : Bảng hệ số sử dụng điện cực thẳng đ và điện cực ngang ng số cột chôn thẳng đứng Tỉ số a/l (a- khoảng cách giữa các cọc, l- chiều dài cọc
A Khi đặt các cọc theo chu vi mạch vòng
B Khi đặt các cọc thành dãy
5.1.4 GIẢI PHÁP NỐI ĐẤT CHO TRẠM ĐẠI HỌC 3
Vỏ và trung tính của máy biến áp được kết nối trực tiếp với hệ thống nối đất của nhà máy thông qua cáp đồng trần C-25mm2 Hệ thống nối đất này có cấu trúc dạng lưới liên kết với cọc, và các mối liên kết giữa lưới và cọc được thực hiện bằng phương pháp hàng hóa nhiệt Điện trở nối đất đo được có giá trị nhỏ hơn 4Ω.
Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc nối đất thiết bị, cần sử dụng cọc sắt mạ đồng 2xd16 dài 2,4m và cáp đồng trần C25 Điện trở nối đất phải nhỏ hơn 10Ω Hệ thống tiếp địa chống sét van cũng sử dụng cáp đồng trần C25 Lưu ý rằng dây dẫn nối đất làm việc và dây nối đất chống sét không được đấu nối chung mà phải cách ly riêng trước khi kết nối vào hệ thống lưới nối đất.
Để đảm bảo an toàn cho trạm biến áp, hệ tiếp địa cần sử dụng 2 cọc sắt mạ đồng có kích thước 2x2400mm Các cọc này được đóng thẳng đứng và cách mặt đất tối thiểu 0,8m Hệ thống tiếp đất sẽ được liên kết bằng dây sắt có đường kính 8mm2, theo bảng tính toán đã được thiết lập cho hệ thống nối đất của trạm.
Hệ thống tiếp địa cho chống sét và hệ thống làm việc được tách biệt rõ ràng Dây tiếp địa từ van chống sét được kết nối với dây tiếp đất nằm trong thân trụ BTLT, trong khi dây tiếp địa cho hệ thống làm việc và an toàn được luồn bên trong trụ.
BẢNG TÍNH TOÁN SỐ CỌC NỐI ĐẤT ( ĐÍNH KÈM)
