BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP


HỌ TÊN : NGUYỄN A NÍCH
MSSV : 103103073

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
110/22KV VÀ ĐƯỜNG DÂY
PHÂN PHỐI

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TP.HCM, THÁNG 01-2008
TP.HCM, THÁNG 01-2008 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 1 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
MỤC LỤC
Lời nói đầu 7
Phần I
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 8
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu hệ thống điện 9
1.2 Trạm biến áp 9
1.2.1 Theo điện áp 9
1.2.2 Theo địa dư 9
1.3 Cấu trúc của trạm biến áp 9
1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp 9
1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm 10
1.4 Yêu cầu khi thiết kế 10
Chương 2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 11
2.1 Khái niệm 11
2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải 11
2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải 12
2.4 Xác định
max max
,
T

13

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT
QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN KINH TẾ 41
6.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 41
6.1.1 Khái niệm 41
6.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây. 41
6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phương án 42
6.2 Tính toán kinh tế- kỹ thuật 43
6.2.1 Khái niệm 43
6.2.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, so sánh các phương án 43
6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phương án 45
6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án 46
Chương 7 CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN
VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 48
7.1 Khái niệm chung 48
7.2 Lựa chọn các khí cụ điện và các phần dẫn điện 48
7.2.1 Chọn máy cắt 48
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 3 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
7.2.2 Chọn dao cách ly 49
7.2.3 Chọn thanh dẫn-thanh góp 50
7.2.3.1 Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn-thanh góp 51
7.2.3.2 Chọn thanh dẫn-thanh góp cho trạm 53
7.2.4 Chọn sứ cách điện 57
7.2.5 Chọn cáp điện lực 58
7.2.6 Chọn máy biến dòng điện 61
7.2.7 Chọn máy biến điện áp 65
7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm 69
Chương 8 TỔNG KẾT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 71
8.1 Sơ đồ cấu trúc 71
8.2 Máy biến áp chính của trạm 71

10.2.3 Kết luận 93
10.3 Tính tổng trở xung của hệ thống nối đất có bổ sung 93
10.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét 96
10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế 97
Phần II
THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 98
Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 101
11.1 Khái niệm 101
11.2 Tính toán thiết kế 101
11.2.1 Tính toán sụt áp và chọn dây cho 101
đường dây phân phối 101
11.2.1.1 Tính sụt áp cho một đoạn của phát tuyến 101
11.2.1.2 Trình tự chọn dây cho phát tuyến 103
11.2.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường
dây phân phối 106
11.2.3 Tính toán tổn thất điện năng 108
11.3 Tính toán chi phí hàng năm 108
11.4 Tính toán thiết kế 110
11.4.1 Chọn dây cho phát tuyến và tính tổn thất điện áp 110
11.4.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây 111
11.4.3 Tính tổn thất điện năng 111
11.4.4 Tính tổng chi phí hàng năm của phát tuyến 112
Chương 12 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG VÀ BÙ ỨNG ĐỘNG 113
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 5 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
12.1 Khái niệm 113
12.2 Tính toán bù công suất kháng 113
12.3 Tính toán mẫu cho phương án 4 vị trí bù 114
12.4 Phương án 5 vị trí tụ bù 119

14.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch ứng với Z
f
= 10

163
14.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch cho đường dây
nhánh đến trạm biến áp 164
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 6 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
14.2 Phối hợp bảo vệ 166
14.2.1 Phối hợp Recloser và cầu chì (ACR - FCO) 166
14.2.2 Tính toán bảo vệ 167
Chương 15 KẾT LUẬN 170
Tài liệu tham khảo 171


PHẦN I

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 9 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1 Giới thiệu hệ thống điện
- Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy
điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện
- Điện năng được sản xuất ở nhà máy được truyền tải và phân phối đến nhà tiêu

1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm
- Gần các phụ tải
- Thuận tiện trong giao thông
- Đặt ở những nơi khô ráo
- Tránh các vùng đất dễ bị sạt lỡ
- Tránh xa các khu vực dễ gây cháy nổ
1.4 Yêu cầu khi thiết kế
- Đảm bảo chất lượng điện năng
- Độ tin cậy cao( tuỳ theo tính chất loại phụ tải)
- Vốn đầu tư thấp
- An toàn cho người và thiết bị
- Thuận tiện sữa chữa vận hành
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 11 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 2

: công suất cực đại trong thời gian t
* Hệ số sử dụng công suất đặc:
P
P
dat
tb
n 

P
dat
:công suất đặt bằng tổng công suất cực đại của thiết bị
* Thời gian sử dụng công suất cực đại:
S
T
S
P
T
i
i
A
max
max
max



Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 12 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
* Thời gian tổn thất công suất cực đại:
S

S
∑
(MVA)
0-3 30 6 4.5 7.8 0.3 8.1
3-4 40 8 6 10.3 0.3 10.6
4-5 50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
5-6 60 12 9 15.3 0.3 15.6
6-8 70 14 10.5 17.8 0.3 18.1
8-11 80 16 12 20.3 0.3 20.6
11-14

50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
14-16

70 14 10.5 17.8 0.3 18.1
16-17

50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
17-20

70 20 15 25.3 0.3 25.6
20-21

80 16 12 20.3 0.3 20.6
21-23

50 10 7.5 12.8 0.3 13.1
23-24

40 8 6 10.3 0.3 10.6

2.4 Xác định
T
max
,

max

Từ đồ thị phụ tải suy ra các thời gian đặc trưng:
- Thời gian sử dụng công suất cực đại
T
max

- Thời gian tổn thất công suất cực đại

max

* Tính
T
max
theo công thức:
S
tS
T
ii

8.1
t(h)
S(MVA)
0 242220 18161412108642
Hình 2.3.2
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 14 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Suy ra
365.
maxmax
TT
ngaynam

(giờ/năm)
* Tính

max
theo công thức:
S
tS
ii
ngay
2
max
2
max



(giờ/ngày)

nam




= 3809.6(giờ/năm)
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 15 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 3
CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM
3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc
- Sơ đồ cấu trúc của nhà máy điện và trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan
giữa nguồn,tải và hệ thống điện
- Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:
+ Có tính khả thi

- Việc thiết kế và lắp đặt rất đơn giản
- Chi phí xây dựng ít, diện tích mặt bàng nhỏ
- Thích hợp cung cấp điện cho các vùng phụ tải không quan trọng(phụ
tải loạ 3) và có nguồn dự trữ từ trạm khác đến cho phụ tải khi gặp sự cố
Khuyết điểm:
- Độ tin cậy cung cấp điện không cao
- Khi bảo trì trạm và máy biến áp bị sự cố thì khu vực phụ tải hoàn toàn
bị mất điện
3.3.2 Phương án 2: Ưu điểm:
- Sơ đồ vận hành rõ ràng, linh hoạt
- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng
Khuyết điểm:
- Máy biến áp thường làm việc non tải
- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao
3.3.3 Phương án 3:



Hình 3.3.3
HEÄ THOÁNG
110KV
22KV
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 18 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Chương 4
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC
PHƯƠNG ÁN
4.1 Chọn máy biến áp
4.1.1 Khái niệm chung:
- Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện
áp khác. Điện năng được sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến nơi tiêu
thụ ở xa qua đường dây cao thế 110, 220,500Kv…
Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với
mạng phân phối(22,15,0.4Kv)
- Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý những đặc điểm sau:
- Máy biến áp là thiết bị không tự phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng
từ cấp này sang cấp khác
- Công suất của máy biến áp được chế tạo theo tiêu chuẩn của mỗi nước
tuổi thọ và khả năng quá tải của máy biến áp tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường
xung quanh và phương pháp làm lạnh
- Khi chọn máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển phụ tải, tránh trường
Chọn công suất máy biến áp:
- Trong phương án này công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện một
máy nghỉ máy còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải tải hơn công
suất cực đại của phụ tải tức là:
max
.
qtsc dmB
K S S

13.1
25.6
20.6
18.1
15.6
10.6
8.1
t(h)
S(M VA)
0 242220 18161412108642
Hình 4.2.1(a)
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 20 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
max
dmB
qtsc
S
S
K

1
<0.93
1
13.125
0.656
20
dt
dmB
S
K
S
   

1
dt
dmB
S
K
S


2
2 2 2 2 2
8.1 3 10.6 13.1 3 15.6 18.1 2
13.125
10 10
i i
dt
S t
x x x

dmB

0.405 0.53 0.655 0.78 0.905 1.03 1.28
K
i
2
0.164 0.28 0.43 0.6 0.82 1.06 1.64
T
i
3 2 7 1 4 4 3
K
2
i
.T
i
0.492 0.56 3.01 0.6 3.28 4.24 4.92
Xác định K
2
bằng cách đẳng trị vùng có K
i
> 1
max
max
2. .
2.
qtsc dmB
dmB
qtsc
K S S
S

 

Nên K
2
= 0,9.K
max
= 1.15< 1.3
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 21 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
Kết luận: ta thấy mặt dù thời gian quá tải lớn hơn 6
h
nhưng K
1
,K
2
thoã điều
kiện nên máy biến áp này chấp nhận được
*Các thông số của máy biến áp:
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 2 máy
Công suất định mức: S
dnB
= 20MVA
Tổn hao không tải: 20Kw
Tổn hao ngắn mạch: 56Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng(có dầu): 54 tấn
Đơn giá: 320000USD
 Phương án 2:
Đồ thị phụ tải của trạm:

5 .3
7 .8
9 .0 5
1 0.3
1 2.8
6 .5 5
2 0
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp
GVHD : TS.HỒ VĂN HIẾN Trang - 22 - SVTH:NGUYỄN A NÍCH
max
max
2. .
25.6
9.1
2. 2.1,4
qtsc dmB
dmB
qtsc
K S S
S
S MVA
K

   

Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 10MVA
- Với máy biến áp có S
dmB
= 10MVA khi sự cố một máy thì 2 máy còn lại có
nhiệm vụ duy trì cung cấp cho phụ tải. Tổng công suất máy biến áp lúc này là

= 10MVA thoã mãn các điều kiện sự cố
*Các thông số của máy biến áp:
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 3 máy
Công suất định mức: S
dmB
= 10MVA
Tổn hao không tải: 13Kw
Tổn hao ngán mạch: 42Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng (có dầu): 39 tấn
Đơn giá: 240000USD
4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án
4.2.1 Khái niệm
- Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện
có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải
cùng cấp điện áp
- Sơ đồ nối điện thoã mãn các yêu cầu sau: