LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
1 PHẦN I
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT
BỊ CHÍNH
hệ thống các truyền tải điện và tổn hao điện năng. Phương pháp hữu hiệu
nhất để giảm đi chi phí này là bằng cách nâng mức điện áp lên cao, khi đó
tiết diện dây cáp và tổn hao điện năng truyền tải giảm đáng kể. Tuy nhiên
mức điện áp chỉ nâng đến một cấp nào đó để phù hợp vơí vấn đề cách điện
và an toàn. Hiện nay nước ta đã nâng mức điện áp lên đến 500((kV)) để tạo
thành một hệ thống điện hoàn hảo vận hành từ năm 1994 đến nay.
Chính vì lẽ đó trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ chính là nâng điện áp
lên cao khi truyền tải, rồi những trung tâm tiếp nhận điện năng (cũng là
trạm biến áp) có nhiệm vụ hạ mức điện áp xuống để phù hợp với nhu cầu.
Trạm biến áp có thể phân loại theo điện áp và đòa dư
 Theo cấp điện áp : Như đã trình bày thì có trạm tăng áp, trạm hạ
áp và trạm trung gian.
 Theo đòa dư : Có trạm biến áp khu vực (từ điện áp của mạng
điện khu vực hay mang điện chính của hệ thống khu vực hay mạng
điện chính của hệ thống thường là các trạm 110((kV)), 220((kV)),
500((kV)),…, nó chủ yếu cung cấp điện cho khu vực rộng lớn bao gồm
các thành phố, các khu công nghiệp…), trạm biến áp đòa phương.

Nhiệm vụ của trạm : Đïc giao trong khuôn khổ đề tài luận án tốt
nghiệp là : thiết kế trạm biến áp trung gian cấp 220/110/20 kv với các số
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
3
liệu được ghi trong bản nhiệm vụ thiết kế . Phụ tải được cho là khu vực
thành phố , công nghiệp, phụ tải đòa phương là khu dân cư.
II.Phân tích nguồn cung cấp điện:
Trong thiết kế môn học thường chỉ cho một nhà mày điện cung cấp
điện cho các phụ tải trong vùng và chỉ yêu cầu thiết kế từ thanh góp cao áp
của trạm tăng áp của nhà máy điện trở đi nên cũng không cần phân tích
nguồn điện. Tuy nhiên, nguồn đó có thể là lưới điện quốc gia mà mạng điện

10 phụ tải cấp điện áp 20KV có công suất S
max
= 50MVA
Hệ sốcông suất của các cấp điện áp là cos  =0,8
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
4
Chương I
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
CHÍNH
 XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI
I.Cân Bằng Công Suất
Khi thiết kế trạm biến áp nhất thiết phải xét đến khi cung cấp công
suất của hệ thống. TBA không thể đảm bảo chất lượng điện năng và tính
liên tục cung cấp, khi công suất của hệ thống đưa đến trạm nhỏ hơn công
suất phụ tải của trạm. Vì vậy việc cân bằng công suất là cần thiết khi thiết
kế.
II.Đồ Thò Phụ Tải
S=S
max
.S%,
P=S.cos,
Q=P.tg.
1.Nhà máy

Công suất
Thời gian

P (MW)

Q
(MVAR)

S (MVA)

0->6 42 31.5 52.5
6->12 48 36 60
12->14 54 40.5 67.5
14->16 60 45 75
16->18 48 36 60
18->24 42 31.5 52.5
S (MVA)

40

20

Bảng phân bố công suất theo thời gian

Công suất
Thời gian

P (MW)

Q
(MVAR)

S (MVA)

0->6 56 42 70
6->14 64 48 80
14->20

80 60 100
20->24

56 42 70

Đồ thò phụ tải

0 4 6 8 12 14 16 20 24
t (giờ)
S (MVA)
100 70
40

20
70
100
80
70
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
6
Bảng phân bố công suất theo thời gian
8,0
50100
8,0.508,0.100
Cos 




tg=0,75

Công suất
Thời gian

P (MVA)

Q
(MVAR)

S (MVA)

0->6 20 15 25
Đồ thò phụ tải tổng của trạm

III.Chọn Sơ Đồ Cấu Trúc .
Trong thiết kế nhà máy điện trạm biến áp. đây đưa ra ít nhất là 2
phương án về sơ đồ cấu trúc. Từ đó so sánh 2 phương án về kinh tế kỹ thuật
tổn thất và cuối cùng phương án nào tối ưu nhất là phương án đó được chọn
Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ chỉ mối quan hệ giữa nguồn phụ tải hay giữa các
trạm biến áp với nhau. Một sơ đồ cấu trúc được gọi là tối ưu khi nó đạt các
chỉ tiêu sau:
+Làm việc bảo đamû tin cậy
+Tính kinh tế cao.
+Cấu tạo đơn giản vận hành linh hoạt
+Có thể thực thi

+Có thể phát triển trong tương lai.
Với trạm biến áp 3 cấp 220/110/20KV chế độ trung tính của trạm nối
đất trực tiếp nên quyết đònh chọn máy biến áp từ ngẫu là máy biến áp chính
của trạm.
Bởi vì máy biến áp từ ngẫu luôn lợi về mặt kinh tế hơn so với các loại MBA
khác. Và chọn sơ đồ nối điện là sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân
đoạn.
đây đưa ra 2 phương án nối dây được coi là tối ưu về vận hành và
kỹ thuật.
Phương án 1 Phương án 2
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
9

IV.Sơ Đồ Nối Điện Chính Của Các Phương n
1.Sơ đồ nối điện chính cho phương án 1



11

 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Sơ đồ nối điện chính của phương án 1
150MVA.
MBA được chọn là loại MBA từ ngẫu.
Công suất MBA được chọn theo các điều kiện sau
1,4.S
đm
 S
max
S
đm

MVA107
4,1
150
4,1
S
max


Bảng phân bố công suất tổng của trạm
6->12 92 69 115
12->14 88 66 110
14->18 108 81 135
18->20 120 90 150
20->22 96 72 120
22->24 76 57 95 150
135
120
115
95

0 4 6 8 12 14 18 20 22 24 t(giờ)
S(MVA)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
13

Đồ thò phụ tải 2 bậc như sau

S
S
max
đm


Vậy 2 MBA được chọn có công suất đònh mức là S
đm
= 125 MVA do
Nga chế tạo. Có mã hiệu ATДЦTH hệ thống làm mát đối lưu cưỡng bức
dầu và bộ phận làm lạnh được đặt sẵn trong thùng có quạt
+ Ở chế độ làm việc bình thường
Công suất phụ tải đẳng trò 10 giờ trước quá tải MVA3,110
10
2.1106.1152.95
S
222
1đt




110,3
140

S
22
i
i
2
i
2đt




Đồ thò hai bậc của trạm

Với hệ thống làm mát ДЦ suy ra  = 2,5. Với  là hằng số thời gian
phát nóng.
Nhiệt độ đẳng trò ở đây được tính theo công thức.
Độ hủy hoại trong một năm

H=
dte
T
1
T
0
6
98Vkk


110,3
140
S
đmB
0 4 8 12 14 16 20 22 24
t (giờ)
S (MVA) 140

125



6
12V
6
11V
6
10V
6
9V
6
8V
6
7V
6
6V
6
5V
6
4V
6
3V
6
2V
6
1V
eeeee
eeeeeee
12
1

6
1,27
6
1,27
6
5,27
6
3,28
6
3,28
6
9,28
6
9,27
6
7,26
6
8,25













như vậy MBA này cho phép làm việc với đồ thò phụ
tải đã cho
Ở chế độ sự cố 1 MBA
Theo đồ thò phụ tải thì thời gian quá tải là 6 giờ. Do đó khi bò sự cố 1
MBA thì một MBA còn lại vẫn có thể tải với .
Công suất phụ tải đẳng trò trong thời gian quá tải (6 giờ)

MVA140
6
2.1504.135
t
t.S
S
22
i
i
2
i
2đt






Công suất phụ tải đẳng trò 10 giờ trước quá tải

MVA3,110
10
2.1106.1152.95

3,110
S
S
đmB
1đt


Vậy MBA ở trên đã thỏa các điều kiện nên MBA có S
đmB
=125 MVA
được chọn. Giá 2 300 000 USD


20 KV
110 KV
220 KV
B
2
B

Vậy 2 MBA được chọn có công suất đònh mức là S
đm
= 125 MVA do
Nga chế tạo. Có mã hiệu ATДЦTH hệ thống làm mát đối lưu cưỡng bức
dầu và bộ phận làm lạnh được đặt sẵn trong thùng có quạt
Ở chế độ làm việc bình thường
Công suất phụ tải đẳng trò 10 giờ trước quá tải MVA3,110
10
2.1106.1152.95
S
222
1đt




Công suất phụ tải đẳng trò trong thời gian quá tải (6 giờ) MVA140
6
2.1504.135
t
t.S
S
22
i

93,088,0
125
3,110
S
S
k
đmB
1đt
1


110,3
140
S
đmB
0 4 8 12 14 16 20 22 24
t (giờ)
S (MVA) 140

125

110,3
100

75

50


6
98Vkk
e

=













6
12V
6
11V
6
10V
6
9V


Thay vào công thức :

6
98Vkk
e

=
 
32,9586,1143.
12
1
eeeeee
eeeeee
12
1
6
1,26
6
7,26
6
8,26
6
1,27
6
1,27
6
5,27
6
3,28

32,95ln
6
98Vkk






Từ đó suy ra V
đt
=27,3
0
C, MBA loại ATДЦTH với hệ thống làm mát
ДЦ hằng số thời gian  = 2,5 ,t
qt
= 6 giờ.
Tra đường cong số 27 tìm được K
2cp
=1,33 >K
2
như vậy MBA cho phép
làm việc với đồ thò phụ tải đã cho
Ở chế độ sự cố 1 MBA
T 1 25,8 T 2 26,7 T 3 27,9 T 4 28,9
T 5 28,3 T6 28,3 T 7 27,5 T 8 27,1
T 9 27,1 T10 26,8 T 11 26,7 T 12 26,1

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ

S
222
1đt




Khi 1 MBA bò sự cố thì công suất của MBA còn lại có thể làm việc ở
chế độ quá tải sự cố là:
K
qt sc
.S
đm
>S
max
1,4.125=175 > S
max
=150 MVA

Và thời gian quá tải sự cố cho phép là không quá 6 giờ 1 ngày đêm
trong 5 ngày đêm
Kiểm tra
93,088,0
150
3,110
S
S
đmB
1đt


max
đmB


Chọn máy có công suất S
đmB
=40 MVA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
21
Ở chế độ làm việc bình thường
Đồ thò phụ tải





Hệ số quá tải bậc 1
93,085,0
40
34
S
S
k
đmB
1đt
1


Hệ số quá tải bậc 2
25,1
40
50
S
S
k
đmB
2đt
2


Ở chế độ sự cố 1 MBA
Theo đồ thò phụ tải thì ta thấy thời gian quá tải là 4 giờ. Do đó khi bò
sự cố 1 MBA thì một MBA còn lại vẫn có thể tải với .

50
35
30
S (MVA)

50
40
35
25

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
22

Kiểm tra

93,085,0
40
34
S
S
đmB
1đt


Vậy MBA ở trên đã thỏa các điều kiện nên ta chọn MBA có S
đmB
=40
MVA. Có mã hiệu TДH
Giá 1 200 000 USD.


T/H

USD

đVN

1 2 125

230

121 38,5

11

31

19

0,5

85

290

235

230

42

175
Mã hiệu Phương án 1
ATДЦTHMã hiệu Phương án 2
TДЦ TДH
NTHNCH
PP
)

P
NT
=0.5(

P
NCT
+
22





NCHNTH
PP
)


P
NH
=0.5(

P
NCH
+
22





i
dmB
iH
NH
dmB
iT
NT
dmB
iC
NC
t
S
S
P
S
S
P
S
S
P
n
tPnA
2
2
2
2

NC
=0.5(

P
NCT
+
22





NTHNCH
PP
)
=0.5(290+
22
5.0
230
5.0
235

) =155kw


P
NT
=0.5(

P

NCT
NTH
P
P



2
)
= 0.5 (
290
5.0
230
5.0
235
22

) =785kw
Tổn thất điện năng là :

]T)SPSPSP[(
S
1
n
1
tPnA
i
2
iHHN
2


29050225450435230635625TS
222222
i
2
iH



Vậy tổn thất điện năng trong một ngày là :
 
 
kwh7101)29050*785()160200*135(322450*155
1252
1
24852A
2



Tổn thất điện năng trong 1 năm là:

kwh25919203657101A
năm


=0,07 USD/1kwh
A
năm
x =2591920 x 0,07=181434,4 USD


i
dmB
iH
NH
dmB
iT
NT
dmB
iC
NC
t
S
S
P
S
S
P
S
S
P
n
tPnA
2
2
2
2
2
2
0

P
NCT
+
22





NTHNCH
PP
)
=0.5(290+
22
5.0
230
5.0
235

) =155kw


P
NT
=0.5(

P
NCT
+
22

P



2
)
= 0.5 (
290
5.0
230
5.0
235
22

) =785kw

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/20KV
SVTK: BÙI VĂN CƯỜNG GVHD: NGUYỄN BỘI KHUÊ
25
Tổn thất điện năng là :

]T)SPSPSP[(
S
1
n
1
tPnA

 
 
kwh6371)160200*135(322450*155
1252
1
24852A
2




Tổn thất điện năng trong 1 năm là:

kwh23254153656371A
1năm


=0,07 USD/1kwh
A
năm
x =2325415 x 0,07=162779 USD
B.Tính tổn thất điện năng cho B
3
B
4

Thông số của MBA

Công suất đònh mức 40MVA
Số lượng

2
dmBA
N0
TS
S
1
P
n
1
TPnA

với:
29050225450435230635625TS
222222
i
2
iH



Tổn Thất Điện Năng Trong 1 Năm:
KWh201679729050.
40
1
220
2
1
241152365A
2
2nam