Chơng IV

Sơ đồ CCĐ và trạm BA.

4.1 Các yêu cầu chung với SĐ-CCĐ:

1) Đặc điểm:
Các XN công nghiệp rất đa dạng đợc phân theo các loại:

Xí nghiệp lớn: công suất đặt không dới 75
ữ
100 MW.
Xí nghiệp trung: 5
ữ
75 MW.
Xí nghiệp nhỏ: 5 MW.

Khi thiết kế cần lu ý các yếu tố riền của từng XN., nh điều kiện khí hậu địa hình,
các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy CCĐ cao, đặc điểm của qui trình công nghệ

đảm bảo CCĐ an ton

sơ đồ CCĐ phải có cấu trúc hợp lý.
+ Để giảm số mạch vòng v tổn thất

các nguồn CCĐ phải đợc đặt gần các TB
dùng điện.
+ Phần lớn các XN hiện dợc CCĐ từ mạng của HTĐ khu vực (quốc gia).
+ Việc xây dựng các nguồn cung cấp tự dùng cho XN chỉ nên đợc thực hiện cho
một số trờng hợp đăcj biệt nh:

giản, thuật tiện vận hnh, có tính linh hoạt cao trong việc sử lý sự cố, có biện pháp
tự động hoá
+ Kinh tế:
Sơ đồ phải có chỉ tiêu kinh tế hợp lý nhất về vốn đầu t v chi phí vận
hnh

phải đợc lựa chọn tối u.

3) Biểu đồ phụ tải:
việc phân bố hợp lý các tram BA. trong XN rất cần thiết cho
việc xây dựng 1 sơ đồ CCĐ, nhằm đạt đợc các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao, đảm
bảo chi phí hng năm l nhỏ nhất. Để xác định đợc vị trí hợp lý của trạm BA; trạm
PP trên tổng mặt bằng

ngời ta xây dựng biểu đồ phụ tải:
Biểu đồ phụ tải:
l một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của PX theo
một tỷ lệ tuỳ chọn:.

S
i
=

.R
2
i
.m


m.

,z
0
)
có các toạ độ sau:



=
=
=
n
1i
i
n
1i
ii
0
S
xS
x
;


=
=
=
n
1i
i
n

i
; z
i
- toạ độ của phụ tải thứ i theo một hệ trục toạ độ tuỳ chọn.

+ toạ độ z
i
chỉ đợc xét khi phân xởng l nh cao tầng. Thực tế có thể bỏ qua nếu:
l

1,5 h (h chiều cao nh; l khoảng cách từ tâm phụ tải PX đến tâm phụ tải XN).

Phơng pháp thứ 2:
có xét tới thời gian lm việc của các hộ phụ tải.



=
=
=
n
1i
ii
n
1i
iii
0
TS
TxS
x

2
;mm
2
] tỷ lệ xích tuỳ chọn.

+ Mỗi PX có một biểu đồ phụ tải, tâm trùng
với tâm phụ tải PX. Gần đúng có thể lấ
y

bằng tâm hình học của PX.
+ Các trạm BA-PX phải đặt ở đúng hoặc
gần tâm phụ tải

giảm độ di mạng v
giảm tổn thất.
+ Biểu đồ phụ tải cho ta biết sự phân bố của
p
hụ tải trong XN, cơ cấu phụ tải

4.2 Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp: chia lm 2 loại: Sơ đồ cung
cấp điện bên ngoi, sơ đồ cung cấp điện bên trong.

SĐ-CCĐ bên ngoi: l 1 phần của HT-CCĐ từ trạm khu vực (đờng dây 35
ữ
220
kV) đến trạn BA chính hoặc trạm PP trung tâm của XN.

SĐ-CCĐ bên trong: l từ trạm BA chính đến trạm BA-PX

1) Sơ đồ CCĐ bên ngoi XN:
HV-d2.1 Sơ đồ có trạm biến áp trung tân sử dung loại biến áp 3 cuộn dây, có 2
trạm phân phối dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp
trung áp.

+ Với các xí nghiệp có nh máy nhiệt điện tự dùng:
(Từ trạm PP trung tâm đến các trạm biến áo phân xởng), đặc điểm l có tổng
độ di đờng dây lớn, số lợng các thiết bị nhiều

cần phải đồng thời giải quyết
các vấn đề về độ tin cây v giá thnh. Có 3 kiểu sơ đồ thờng dùng.

+ Sơ đồ hình tia.
+ Sơ đồ đờng dây chính (liên thông).
+ Sơ đồ hỗn hợp.

~
Hệ thống
6 ữ 20 kV
HV-a2.1
~
35 ữ 110 kV
T
1
T
2
T
3
HV-b2.1
~
HV-c2.1
35 -220 kV
6 - 20 kV
~
35 -220 kV
6 - 10 kV

ữ
10 kV
~
HT
HV-a2.2
6
ữ
10 kV
~~
MF
MF
~
~~
6
ữ
10 kV
TPP
NMĐ
HT
MF
MF
HV-b2.2
~
~~
35
ữ
220 kV
TPP
NMĐ
HT

ữ
6 trạm, có
tổng công suất không quá 5000
ữ
6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy ngời ta
dùng sơ đồ đờng dây chính lộ kép.

Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên.

Sơ đồ đờng dây chính:
khác với sơ đồ hình tia l từ mỗi mạch của SĐ cung cấp cho
một số thiết bị nằm trên đờng đi của nó


cấp cho phụ tả
i

p
hân tán.
SĐ. hình tia cun
g

cấp cho phụ tải tập
trung.
Đ
Đ
Đ
Đ
SĐ. cung cấp điện bằn
g

thanh cái đặt dọc nh xởn
g

hoặc nơi có mật độ cao.
Đ
Đ
Đ
SĐ. liên thông mạng cáp.
SĐ. cung cấp điện bằng đờng dây trục
chính.
SĐ. cung cấp điện bằng cáp nổi đặt trên
sứ pu-ly dọc nh xởng.


phụ tải chiếu sáng thông thơng l thuần trở (trừ
đèn huỳnh quang) cos

= 1. Đờng dây chính mạng chiếu sáng l loại 4 dây, ít gập
loại 3 dây. Đờng dây mạng phân phối chiếu sáng thờng l 2 dây. Điện áp của
mạng chiếu sáng l 127/220 V.
Tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng thờng đợc tính theo điều kiện tổn thất điện áp
cho phép sau đó kiểm tra lại theo phát nóng cho phép.
F
1
.
U
P
F
l
.
U
P
R.
U
P
U
dm
tt
dm
tt
dm

tt
; I
tt
[kW]; [A] Công suất v dòng điện tính toán.
l [m] - độ di đờng dây chính.

[m/mm
2

] - điện dẫn xuất của vật liệu lm dây.

U =

U
cf
[V].
Mạng phân phối 2 dây: I
i
- dòng điện trên các đoạn.


=

=
n
1k
k1n

U [%]

2,5 %.
Trờng hợp cần tính mạng chiếu sáng phân nhánh, để đảm bảo cho lợng chi phí
kim loại mầu l nhỏ nhất, tiết diện đợc tính theo công thức:

U.C
mM
F



+
=

F [mm
2
] - Tiết diện dây dẫn phần mạng đã cho.

M - Tổng moment của phần mạng đang nghiên cứu v phần mạng tiếp sau
(theo hớng đi của dòng điện) có số lợng dây dẫn trên mạch bằng số dây trên đoạn
tính toán [kWm].

m - Tổng moment của tất cả các nhánh đợc cung cấp qua phần mạng khảo
sát [kWm] .

- Hệ số qui đổi moment phụ tải của mạch nhánh có số dây dẫn khác số dây
phần mạng khảo sát, hệ số phụ thuộc vo số dây trên mạch chính v mạch nhánh
(tra bảng).
+ Phơng pháp tính toán mạng đèn huỳnh quang giông hệt phơng pháp tính toán

U
1
U
2
l

0 I
1
2 I
2
3 I
3
n I
n
l
1
l
2
l
3
l
4
l
n
i
1
i
2
i
3


M
C
= P.3l + P.6l + P.9l + P.12l = 22.Pl

Nếu gọi

U
A
(tổn thất điện áp trên pha A)



U
B
= 1,18

U
A
U
C
= 1,36

U
A
220 kV
+ Trạm PX biến 6
ữ
10(35) kV

0,6; 0,4 kV.

- Tram PP: Chỉ phân phối điện năng trong cùng cấp điện áp.

- Trạm đổi điện:
Tram chỉnh lu hoặc biến đổi f
dm
= 50 Hz

tần số khác.

+ Theo nhiệm vụ:- Trạm BA ngoi PX: (cách PX 10 30 m) dung cho PX dễ cháy, nổ; phụ
tải phân tán.

- Trạm kề phân xởng:
thuận tiện v kinh tế.

- Trạm trong PX:
dùng khi phụ tải lớn, tập chung

gần tâm phụ tải, giảm
tổn thất. Nhợc điểm phòng cháy, nỏ, thông gió kém.

đợc cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2 trạm gần nhất mỗi
trạm đó chỉ cần 1 máy). Nếu hộ loại 1 nhận điện từ 1 trạm BA, thì trạm đó cần
phải có 2 máy v mỗi máy đấu vo 1 phân đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải
có TB đóng tự động.

Hộ loai II:
cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động hoặc bằng tay. Hộ
loại II nhận điện từ 1 trạm thì trạm đó cũng cần phải có 2 máy BA hoặc trạm đó
chỉ có một máy đamg vận hnh v một máy khác để dự phong nguội.

Hộ loại II:
trạm chỉ cần 1 máy BA.

Tuy nhiện cũng có thể đặt 2 máy BA với các lý do khác nhau nh: Công suất
máy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển v lắp đặt khó (không đủ không gian để
đặt máy lớn). Hoặc đồ thị phụ tải quá chênh lệch (K
đk


0,45 lý do vận hnh),
hoặc để hạn chế dòng ngắn mạch. Trạm 3 máy chỉ đợc dùng vo những trờng
hợp đặc biệt.

b) Chọn dung lợng máy BA:

Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hnh nhỏ nhất l hợp lý nhất. tuy nhiên
còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hởng đến chọn dung lợng máy BA nh: trị số
phụ tải, cos

; mức bằng phẳng của đồ thị phụ tải. Một số điểm cần lu ý khi


định mức. Các máy BA nớc ngoi (châu âu) đợc chế tạo với t
0
khác môi
trờng ở ta. Ví dụ máy BA Liên Xô cũ qui định:
Nhiệt độ trung bình hng năm l

tb
= + 5
0
C
Nhiệt độ cực đại trong năm l

cd
= +3 5
0
C


dung lợng máy biến áp cần đợc hiệu chỉnh theo môi trờng lắp đặt thực
tế:

)
100
5
1(SS
tb
dm
'
dm

cd
> 45
0
C phải đợc lm
mát nhât tạo.


Quá tải máy BA: trong vận hnh thực tế vì phụ tải luôn thay đổi nên phụ
tải của BA thờng không bằng phụ tải định mức của nó, M mức độ gi
hoá cách điện đợc bù trừ nhau ở máy BA theo phụ tải. Vì vậy trong vận
hnh có thể xét tới khả năng cho phép máy BA lm việc lớn hơn phụ tải
định mức của nó (một lợng no đó). Nghĩa l cho phép nó lm vviệc quá
tải nhng sao cho thời hạn phục vụ của nó không nhỏ hơn 20
ữ
25 năm


xây dựng qui tắc tính quá tải:
+ Quá tải bình thờng của BA (di hạn).
+ Quá tải sự cố của BA (ngắn hạn).

+Khả năng quá tải BA lúc bình thờng:

Qui tắc đờn cong:
Mức độ quá tải bình thờng cho phép tuỳ thuộc vo hệ số điền kín của phụ tải
hng ngy K
qt
= f(k
dk
, t)

Nếu so sánh phụtải bình thờng một ngy đêm của máy BA với
dung lợng định mức của nó. Thì ứng với mỗi phần trăm non tải trong những
tháng mùa hạ, thì máy BA đợc phép quá tải 1% trong nhngc tháng mùa đông.
nhng tổng cộng không đợc quá 15 %.

Qui tắc 3 %:
Trong điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh không vợt quá
+35
0
C. Cứ hệ số phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với 100% thì máy BA đợc
phép quá tải 3 %

Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá tải nhng cần phải đảm bảo
giới hạn sau:

+ Với may BA ngoi trời không vợt quá 30 %.
+ Với máy BA đặt trong nh không vợt quá 20 %.

+ Khả năng quá tải sự cố:
quá tải sự cố máy biến áp không phụ thuộc vo điều
kiện nhiệt độ xung quanh v trị số phụ tải trớc khi quá tải. Thông số ny đợc
nh máy chế tạo qui định, có thể tra trong cách bảng.

Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên tắc sau để tính quá tải sự
cố cho bất kỳ máy BA no.

Trong trờng hợp trớc lúc sự cố máy BA tải không quá 93 % công suất định
mức của nó, thì có thể cho phép quá tải 40 % trong vòng 5 ngy đêm với điều
kiện thời gian quá tải trong mỗi ngy không quá 6 giờ


dm
dung lợng định mức đã hiệu chỉnh nhiệt độ của BA.
S
tt
- Công suất tính toán của trạm.
Trờng hợp cần thiết có thể xét thêm quá tải lúc bình thờng, nh vậy có thể cho
phép chọn đợc máy BA có dung lợng giảm đi

tiết kiêm vốn đầu t.

+ Trờng hợp sự cố 1 máy BA:
(xét cho trạm từ 2 máy trở lên). hoặc đứt một
đờng dây:

- Với trạm 2 máy k
qt
.S
dm


S
sc

- Tram n máy (n-1).k
qt
.S
dm


S

cd
= K
qt
.I
dm S
cd
= K
qt
.S
dm


k
qt
- hệ số quá tải sự cố của máy BA. Khi không có số liệu tra có thể lấy k
qt
=
1,4 với điều kiện hệ số taie trớc lúc sự cố không quá 93 % v không tải quá 3
ngy, mỗi ngy không quá 6 giờ.

3) Sơ đồ trạm biến áp:a) Sơ đồ trạm biến áp chính: việc lựa chọn phụ thuộc vo đờng dây cung cấp
từ nguồn v số đờng dây ra, số lợng v công suất BA, loại thiết bị đóng cắt. HV-a Sơ đồ đơn gian nhất. Phía cao áp chi có cầu dao cách ly v cầu chì. Cầu
dao cách ly chỉ cho phép cắt dòng không tải máy BA đến 750 kVA (ở cấp 10
kV).

HV-b Tơng tự a) dao cách ly đợc thay thế bằng máy cát phụ tải (cho phép
đong cắt ngay cả khi máy biến áp đang mang tải).

HV-c Để tăng cờng đảm bảo CCĐ, dùng cho các trạm có công suất lớn, hoặc
những trạm có nhu cầu đóng cắt máy biến áp thờng xuyên.

HV-d Dùng cho các phân xởng thuộc hộ loại 2 hoặc 1. Hai máy biến áp đợc
cung cấp từ đờng dây trục chính lộ kép, hoặc từ hai đờng dây khác nhau tới.

Chú ý: + Khi dùng sơ đồ dẫn sâu (35-110 kV) ngời ta thờng thay thế các máy
cắt của sơ đồ e) bằng hệ thống dao cách ly, dao nối đất tự động để giam vốn
đầu t.
+ Phía hạ áp của các trạm PX các sơ đồ đều dung aptomat hoặc cầu chi hạ áp.
Với trạm 2 máy BA. phân đoạn hạ áp thờng đợc thiết kế để lm việc riêng rẽ.
Khi có sự cố aptomát liên lạc sẽ tự động đóng phân đoạn của máy sự cố sang
máy bên kia.

4.3 Vận hành kinh tế trạm biến áp:

Công việc vận hnh trạm BA nhằm phát huy đợc các u điểm của PA thiết kế
v tận dụng hết khả năng của TB

vì vậy trớc hết phải nắm đợc tinh thần
của bản thiết kế v các chỉ dẫn cần thiết.


+=


Trong đó:


P
'
0
=

P
0
+ K.

Q
0
- Tổn thất không tải qui dẫn của trạm


P
0
Tổn thất không tải của may BA trong trạm
K.

Q
0
- Tổn thất không tải của các phần tử khác của hệ thống (phu thuộc vo
lợng công suất phản kháng).


Trạm có n máy:2
dm
'
N
'
0
'
B
S
S
.P.
n
1
P.nP








+=


Tram có n+1 máy:









+
++=


Ta thấy quan hệ

P
'
N
v S có dạng

P
'
N
= a + b.S
2
xem HV.
rút ra đợc công suất giới hạn. )1n(n.
P
P
SS
'
N
'
0
dm
'
+=

Khi tính sơ bộ có thể xác định trị số gần đúng theo tổn thất công suất trong trạm
không kể đến các phần tử khác trên mạng. )1n(n.
P
P
SS
N
0
dm
'

A hng năm tính bằng biểu thức.
.
S
S
PtPA
2
dm
tt
'
N
'
0








+=

t - thời gian đóng máy vo lới.

- thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất.

= f( T

4.4 Đo lờng và kiểm tra trạm biến áp:

Các dụng cụ đo lờng v kiểm tra trong các trạmBA v trạm phân phối
trung tâm của xí nghiệp công nghiệp đợc đặt ra để theo dõi các chế độ lm việc của
các trang thiết bị điện v xác định trạng thái của nó.
Các thiết bị đo lờng v kiểm tra phải đặt sao cho các nhân viên vận hnh,
trực có thể theo dõi các chỉ số của chúng một cách dẽ dng. Các dụng cụ đo lờng
v kiểm tra đờng dây v trạm đợc đặt theo 1 số mẫu nh sau:

Với đờng dây:
Với các trạm:



t
1
t
2
t
3
Từ 0

t
1
vận hnh 1 máy.
t
1


t
2
vận hnh 2 máy.
t
2


t
3
vận hnh 1 máy.

+ Phơng thức vận hnh nh vậ
y


A
A
kWh
kVArh
kWh
A
kWh
A

kWh
35ữ220 kV
A
A
A
A
kVArh
kWh
cos

W
VAr
3
ữ
20 kV
6
ữ
20 kV
A
kWh
kVArh

45 MVA CC qua máy BA. 35
ữ
110 kV.
+ Thiết bị chiếu sáng 220; 110; 30; 12 V.

Điẹn áp truyền tải phân phối:
Từ nguồn (HT)

đến XN (trạm BA trung tâm;
TPP.)

+ Miền Bắc: (220); 110; 35; 22; 10; 6; 0,4; 0,2 kV.
+ Miến Nam: (220), 66; 31,5; 13,2; 6,6; 0,2 kV.

2) Lựa chọn điên áp tối u cho HTCCĐ: (lới phân phối).

Việc lựa chọn điện áp cho 1 xí nghiệp có 1 ý nghĩa kinh tấ rất lớn

phải so sánh
kinh tế kỹ thuật nhiều phơng áp. Trớc tiên đa ra các PA về điện áp XN. Sau
đó tính hm chi phí tính toán của chúng.

Z
tt
= (a
vh
+ a
tc
).K + C


min
)

Trong thực tế không thể thiết lập (4.2) một cách trực tiếp đợc bởi vì dẫy điện áp
tiêu chuẩn l rời rạc, hơn nữa chỉ ở những cấp điện áp đó mới tìm đợc hm Z (vì nó
liên quan đến giá thiết bị). Nh vậy chỉ có một số điểm rời rạc của hm Z
tt
= f(U).
Trên cơ sở đó ta dùng phơng pháp gần đúng xây dựng hm chi phí tính toán theo
điện áp Z
tt
= P
n
(U) sao cho hm ny gần đúng nhất với z
tt
= f(U). Sau đó mọi bi
toán đều thực hiện trên Z
tt
= P
n
(U) m ta coi chính l Z
tt
= f(U) voí một sai số no
đó. Việc tìm ra Z
tt
= P
n
(U) thờng sử dụng phơng pháp nội suy.

2) Dùng phơng páp nội suy xây dựng điện áp tối u ngoi tiêu chuấn:


Phơng pháp nội suy La-grang:
cho trớc 3 điểm Z
tt1
; U
1
Z
tt2
; U
2
v Z
tt3
; U
3

gọi l nút nội suy. Đờng P
n
(U) có dạng thức nội suy gọi l đa giác nội suy Lagrang

Z
tt

ZCUCUC =++U
1
; U
2
; U
3
; Z
tt1
; Z
tt2
; Z
tt3
- các điểm cho trớc.
Giải (4.5) sẽ tìm đợc các hệ số của P
n
(U). Nhng để tìm trực tiếp nghiệm tổng quát
ngời ta đa thêm 1 phơng trình:

C
1
.U
2
+ C
2
U + C
3
= Z(U) (4.6)

1
U
2
U
3
U
4
Z
1
Z
2
Z
3
Z
4
Z
tt
Z = f (U)
Z = P
n
(U)
+ Để xây dựng đờng cong P
n
(U) thờng
ngời ta sử dụng tiêu chuẩn gần đúng: Đờng
cong Z
tt
= P
n
(U) đi qua những điểm đã cho

11
2
1
=
(4.8)
ở đây coi 1 cũng l ẩn số cùng với C
1
, C
2
, C
3
. Khai triển (4.8) theo Z(U) ta đợc:

Z(U) = F
1
(U).Z
1
+ F
2
(U).Z
2
+ F
3
(U).Z
3
(4.9)

Trong đó:
F
1

2
-U
3
)
F
3
(U) =
C
1
(U-U
1
)(U-U
2
) C=(U
3
-U
1
)(U
3
-U
2
)

Để tim U
t


Z(U)

min biến đổi (4.9) về dạng

1
+U
2
)+U
1
U
2
)

Lấy đạo hm theo U v cho = 0 ))2UU(U2(
C
Z
))UU(U2(
B
Z
))UU(U2(
A
Z
dU
)U(dZ
1
3
31
2
32
1
+++++=

U
3
21
21
3
21
2
21
1
tPhơng pháp nội suy Niu-Tơn: Đa thức nội suy có dạng.

Z(U) = Z
1
+ A
1
(U U
1
) + B
1
(U-U
1
)(U-U
2
)

= Z
1

A


=
;
)UU)(UU)(UU(
)UU)(ZZ()UU)(ZZ(
B
132312
3121223
1



=Tron đó Z
1,
Z
2,
Z
3
; U
1
U
2
U
3
- các điểm nội suy đã cho. Lấy đạo hm (4.13) theo U


l5,0S.3U +=
U - [kV] - điện áp truyền tải.
S [MVA] - công suất tuyền tải
l - [km] - khoảng cách cần truyền tải

Mỹ:

Stila:
P16l34,4U += Nicogoca
4
l.P16U = U - [kV] - điện áp truyền tải.
P [MW] - công suất tuyền tải
l - [km] - khoảng cách cần truyền tải

Thuỵ Điển:
P
16