Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu trạm biến áp 110kV Tràng Duệ và thiết kế hệ thống chống sét

Chuyên khảo phân tích Khoá luận tốt nghiệp tìm hiểu trạm biến áp 110kv tràng duệ và thiết kế hệ thống chống sét trạm 110kv, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Đoàn Văn Đông
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đoàn Phong
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Công nghiệp
• Đề tài: Tìm hiểu trạm biến áp 110kV Tràng Duệ và thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp 110kV
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về trạm biến áp 110kV Tràng Duệ

Trạm biến áp 110kV Tràng Duệ là một công trình điện quan trọng tại Hải Phòng, được xây dựng tại thôn Trạm Bạc, xã Tràng Duệ, huyện An Dương. Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho các khu vực như huyện An Lão, An Dương, và khu công nghiệp Tràng Duệ. Hệ thống điện của trạm bao gồm hai máy biến áp chính (T1 và T2) với công suất 115/38.000 KVA, được sản xuất bởi Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh. Trạm được quản lý bởi Công ty TNHH MTV điện lực Hải Phòng và vận hành với đội ngũ nhân sự gồm 8 người, bao gồm trạm trưởng và nhân viên vận hành.

1.1. Cấu trúc và thiết bị chính

Trạm biến áp 110kV Tràng Duệ sử dụng các thiết bị chính từ các hãng nổi tiếng như ALSTOM và SIMEMS. Các thiết bị đóng cắt, rơ le bảo vệ, và máy biến áp được lắp đặt đồng bộ. Hệ thống điện của trạm bao gồm hai nguồn cấp điện chính từ đường dây 220kV và các phụ tải với hai cấp điện áp 23kV và 38.5kV. Trạm được thiết kế để đảm bảo an toàn điện và hiệu quả trong quá trình vận hành.

II. Thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp 110kV

Hệ thống chống sét là một phần không thể thiếu trong thiết kế của trạm biến áp 110kV Tràng Duệ. Hệ thống này được thiết kế để bảo vệ trạm khỏi các tác động của sét đánh trực tiếp và gián tiếp. Công nghệ chống sét hiện đại được áp dụng bao gồm các cột thu lôi, hệ thống nối đất, và các thiết bị bảo vệ khác. Việc tính toán chiều cao cột thu lôi và phạm vi bảo vệ được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và điều kiện thực tế của trạm.

2.1. Phương pháp tính toán hệ thống chống sét

Các phương pháp tính toán hệ thống chống sét bao gồm việc xác định chiều cao cột thu lôi, phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập, và phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu lôi. Các số liệu cần thiết để thiết kế hệ thống chống sét được thu thập và phân tích kỹ lưỡng. Hệ thống chống sét được thiết kế để đảm bảo an toàn tối đa cho trạm biến áp và các thiết bị điện liên quan.

III. Hiện tượng dông sét và ảnh hưởng đến hệ thống điện

Hiện tượng dông sét là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự cố trong hệ thống điện. Sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp hoặc đường dây truyền tải có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng đến các thiết bị điện. Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện Việt Nam được nghiên cứu kỹ lưỡng để đưa ra các giải pháp bảo vệ hiệu quả. Các biện pháp như lắp đặt cột thu lôi, hệ thống nối đất, và các thiết bị bảo vệ khác được áp dụng để giảm thiểu rủi ro.

3.1. Ảnh hưởng của dông sét đến trạm biến áp

Sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp có thể gây ra hiện tượng quá áp, dẫn đến hư hỏng các thiết bị điện như máy biến áp, máy cắt, và các thiết bị đo lường. Hệ thống chống sét được thiết kế để bảo vệ trạm khỏi các tác động này. Các phương pháp tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm được áp dụng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

IV. Tính toán nối đất cho trạm biến áp 110kV

Hệ thống nối đất là một phần quan trọng trong thiết kế của trạm biến áp 110kV Tràng Duệ. Hệ thống này được thiết kế để đảm bảo an toàn cho người vận hành và các thiết bị điện. Tính toán nối đất bao gồm việc xác định điện trở nối đất, kích thước và vị trí của các điện cực nối đất. Các phương pháp tính toán được áp dụng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và điều kiện thực tế của trạm.

4.1. Phương pháp tính toán nối đất

Các phương pháp tính toán hệ thống nối đất bao gồm việc xác định điện trở nối đất, kích thước và vị trí của các điện cực nối đất. Các số liệu cần thiết để thiết kế hệ thống nối đất được thu thập và phân tích kỹ lưỡng. Hệ thống nối đất được thiết kế để đảm bảo an toàn tối đa cho trạm biến áp và các thiết bị điện liên quan.

V. Bảo vệ chống sét truyền vào trạm biến áp từ đường dây 110kV

Bảo vệ chống sét truyền vào trạm biến áp từ đường dây 110kV là một phần quan trọng trong thiết kế của trạm biến áp 110kV Tràng Duệ. Hệ thống này được thiết kế để bảo vệ trạm khỏi các tác động của sét đánh gián tiếp. Các phương pháp tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm được áp dụng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

5.1. Phương pháp tính toán bảo vệ chống sét truyền

Các phương pháp tính toán bảo vệ chống sét truyền bao gồm việc xác định điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm. Các số liệu cần thiết để thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét truyền được thu thập và phân tích kỹ lưỡng. Hệ thống bảo vệ chống sét truyền được thiết kế để đảm bảo an toàn tối đa cho trạm biến áp và các thiết bị điện liên quan.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu chung trạm biến áp 110KV Chương 2: Các thiết bị chính trong trạm biến áp 110KV Chương 3: Hiện tượng dông sét và ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện Việt Nam Chương 4: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 110KV Chương 5: Tính toán nối đất cho trạm biến áp 110KV Chương 6: Tính toán bảo vệ chống sét truyền vào trạm biến áp từ đường dây 110KV 1 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG TRẠM BIẾN ÁP 110KV 1.1 Giới thiệu chung về trạm Tên trạm :Trạm biến áp 110 KV Tràng Duệ ( E2.21 ) Được xây dựng tại thôn Trạm Bạc xã Tràng Duệ, huyện An Dương TP Hải Phòng. Cấp điện cho huyện An Lão ,An Dương ,khu Công nghiệp Tràng Duệ thuộc Thành phố Hải Phòng. Trạm được chính thức đưa vào vận hành và khai thác ngày 30/11/2014. Thiết bị trạm chủ yếu là của hãng ALSTOM, SIMEMS cung cấp đồng bộ các thiết bị đóng cắt, rơ le bảo vệ.

Máy biến áp chính do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất. */ Trạm được lắp đặt hiện tại có 2 MBA là: T1 và T2 115/38.000 KVA - 115/38,5/23 */ Nguồn cấp điện gồm 2 nguồn: + Đường dây 220 KV từ trạm 220 KV Đồng Hòa (187E 2.1) */ Phụ tải của trạm E2.21 có 2 cấp điện áp 23 KV và 38.5 KV gồm: + ĐDK - Đi Huyện An Dương và Huyện An Lão + ĐDK - Đi khu công nghiệp Tràng Duệ và Công ty LGElectronics Hải Phòng Trạm biến áp E2.21 thuộc sự điều hành và quản lý của Công ty TNHH MTV điện lực Hải Phòng. Nhân sự của trạm gồm 8 người trong đó gồm: Trạn trưởng : 01 người Trực vận hành : 7 người Bảo vệ : 2 người Trong 8 người thì có 01 người là an toàn viên Chế độ làm việc 3 ca 4 kíp ( trực 24/24h , 8 tiếng một ca trực) trong ca trực có 02 nhân viên vận hành , trạm trưởng làm hành chính. 2 CHƢƠNG 2 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM 110 KV E2.

Các thông số máy biến áp 110KV Nhà sản xuất: Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh Kiểu loại: 63000kVA- 115/35/22 -EEMC - MEE Số hiệu: 164735 280 Kiểu làm mát: tự nhiên / cưỡng bức Trọng lượng : 106000 kg. Trọng lượng dầu : 28000kg loại dầu chính hyvolt (ergon- mỹ) làm việc bên ngoài Bảng 2.1 Các số liệu và đặc tính kỹ thuật cơ bản Tham số Trị số Công suất định mức của các cuộn dây (KVA) - làm mát ONPF Cao thế 63.000 Công suất định mức của các cuộn dây (KVA) - làm mát ONAN (Khi cắt mạch quạt mát) Cao thế 50400 Hạ thế 50400 Trung thế 50400 Điện áp danh định / điện áp làm việc cho phép Max (KV) ở nấc vận hành định mức Cao thế 115 Hạ thế 23 Trung thế 38.5 Dòng điện danh định (A) Cao thế : 316.438 Tần số danh định 50 Tổ đấu dây 3 3 Kiểu điều chỉnh điện áp Cao thế Có điện Trung thế Không điện Hạ thế Không điều chỉnh Bảng 2.2 Điện áp và dòng điện ở các nấc phân áp: Cuộn dây Nấc U(KV) I(A) Cuộn dây nấc U(KV) I(A) Cao thế 1 133,423 272.5 Khả năng chịu ngắn mạch: - Phía 110 kv: 31 KA/3giây - Phía 35kv và 22kv: 31,5/1giây Các thông số thí nghiệm: - Tổn hao không tải: P0 = 31,9KW - Dòng điện không tải : I0 =0,090% - Tổn hao ngắn mạch : khi nhiệt độ cuộn dây ở 750 C PN110-35 = 228,685 KW PN110-22 = 229,241 KW PN 35-22 = 191,676 KW - Điện áp ngắn mạch : khi nhiệt độ cuộn dây ở 750C UN110-35 = 10,46 % UN110-22 = 17,72 % UN 35-22 = 6,34 % 4 2. Các thông số kỹ thuật của bộ điện áp : Thông số kỹ thuật của bộ điện áp tải Kiểu loại – mã hiệu VV III 600Y-76-10191W Nhà chế tạo :ĐỨC Số chế tạo :1686580 Năm sản xuất :2016 Năm đưa vận hành :2016 Dòng định mức của OLTC : 600A Điện áp định mức :76kV Số nấc :19 Phạm vi điều chỉnh +(-)9 x 1.78% Trọng lượng dầu 21.8 tấn Loại dầu đang sử dụng Hyvolt (Ergon-mỹ ) Kiểu lại Role tự động điều chỉnh điệp áp REG-DA(REG SYS) Thông số kỹ thuật của bộ truyền động Kiểu loại- mã hiệu: ED 100 S Nhà chế tạo : ĐỨC Năm đưa vận hành :2016 Công suất cơ động 0.75kW Kiểu điều kiển : bằng tay + bằng điện Thông số kỹ thuật của chuyển mắc không điện Nhà chế tạo :Công ty TBĐ Đông Anh Năm sản xuất và vận hành : 2016 Dòng điện định mức chuyển mắc :1200 Điện áp định mức 38.5% Số nấc điều chỉnh :5 Các số liệu khác: * Sứ xuyên cách điện : 5 - Sứ cao áp 115 KV : Loại 123 KV -800 do hãng Passoni - Vi na sản xuất - Sứ trung tính cao áp : Loại 72,5 KV - 800 do hãng Passoni - Vi na sản xuất - Sứ trung , hạ áp : Loại sứ do công ty Kỹ thuật Hoàng Liên Sơn sản xuất. * Hệ thống làm mát: - Giàn cánh tản nhiệt - Hệ thống quạt: 16x0,4 KW -220/380VAC điều chỉnh bằng tay hoặc tự động theo nhiệt độ dầu Khởi động quạt khi: tđ = 600 C Dừng quạt khi : tđ = 500 C * Hệ thống điều chỉnh điện áp: + Bộ điều áp dưới tải ( OLTC) phía cao áp Kiểu UBBRN -300/400 -ABB Bộ truyền động motor kiểu BUL Điều khiển: Từ xa bằng bộ đ/c điện áp dưới tải kiểu SPAU341; điều khiển bằng tay OLTCđược bảo vệ: Chống quá tải chống ngắn mạch động cơ và nguồn điều khiển.

Mất hoặc kém điện áp OLTCđược điều khiển và kiểm soát nhờ trang bị tự động điều khiển kiểu SPAU 341 C1 được đặt tại tủ điều khiển trong phòng điều khiển trung tâm. + Bộ điều chỉnh điện áp không tải : Đặt phía 35 KV do nhà chế tạo Đông Anh sản xuất * Máy biến dòng chân sứ MBA +Chân sứ cao áp: Số lượng chân sứ 03 Tỷ số biến : 100-200-400/1A Số cuộn thứ cấp : 03/ chân sứ Độ chính xác và công suất 6 02 cái để bảo vệ : CL 5P 20-30VA 01 Cái để đo lường : CL 05- 30 VA Pha B có thêm 1 cái để đo nhiệt độ cuộn dây : CL 5P 20-30 VA +Chân sứ trung tính cao áp Số lượng chân sứ 01 Tỷ số biến : 100-200-400/1A Số cuộn thứ cấp : 02để bảo vệ Độ chính xác và công suất: CL 5P 20-30 VA +Chân sứ 23 KV Số lượng chân sứ 03 Tỷ số biến : 800-1000 - 1200/1 A Số cuộn thứ cấp : 02/ chân sứ Độ chính xác và công suất: CL 5P 20-30 VA 2. Chế độ làm việc cho phép của máy biến áp - Trong điều kiện làm mát quy định, MBA có thể vận hành với những tham số ghi trên nhãn hiệu của máy - Cho phép MBA được vận hành với điện áp cao hơn điện áp định mức của nấc biến áp đang vận hành trong các điều kiện sau: +Vận hành lâu dài khi điện áp cao hơn điện áp định mức 5% nếu phụ tải không quá phụ tải định mức và khi điện áp cao hơn điện áp định mức 10% nếu phụ tải không quá 0,25% phụ tải định mức. + Vận hành ngắn hạn (dưới 6 giờ/ ngày) khi điện áp cao hơn điện áp định mức 10% nếu phụ tải không quá phụ tải định mức.

- Nhiệt độ lớp dầu trên, trong MBA và trong bộ chuyển nấc không quá 900C hệ thống quạt gió phải được tự động đóng khi nhiệt độ dầu ở 55 0C hoặc khi phụ tải đạt định mức không phụ thuộc nhiệt độ dầu. Chế độ làm việc quá tải của máy biến áp 7 - Khi tất cả các quạt gió bị ngừng hoạt động vì sự cố, MBA được phép làm việc với phụ tải định mức tuỳ theo nhiệt độ không khí xung quanh trong thời gian như sau: Nhiệt độ không khí xung quanh (0C) 0 10 20 30 Thời gian cho phép (giờ) 16 10 6 4 - Đối với các MBA có hệ thống làm mát kiểu ONAF , mức độ quá tải và thời gian quá tải cho phép phụ thuộc vào mức tăng nhiệt độ của lớp dầu trên cùng so với nhiệt độ trước khi quá tải. tham khảo theo bảng sau: bội số quá mức tăng nhiệt độ của lớp dầu tên cùngso với nhiệt độ dầu ngay tải theo trước khi quá tải định mức 180C 240C 300C 360C 420C 480C 1,05 5h30 5h25 4h50 4h00 3h00 1h30 1,1 3h30 3h25 2h50 2h10 1h25 0h10 1,15 2h50 2h25 1h50 0h45 0h35 1,2 2h25 1h40 1h15 0h25 1,25 1h35 1h15 0h50 1,3 1h10 0h50 0h30 1,35 0h55 0h35 0h15 1,4 0h40 0h25 1,45 0h25 0h10 1,5 0h15 + MBA được phép quá tải ngắn hạn cao hơn dòng điện định mức mà không phụ thuộc thời gian, trị số của phụ tải trước khi sự cố và không phụ thuộc nhiệt độ môi trường làm mát theo các giá trị nêu trong bảng sau: Quá tải theo dòng điện (%) 30 45 60 75 100 Thời gian quá tải (phút) 120 80 45 20 10 + MBA được phép quá tải ngắn hạn cao hơn dòng điện định mức 40% với tổng thời gian không quá 6 giờ trong một ngày đêm và không quá 5 ngày liên tục với điều kiện hệ số phụ tải ban đầu không quá 0,93. khi đó phải tận dụng hết khả năng của mọi phwng tiện làm mát .5 Kiểm tra khi vận hành 8 - Phải thường xuyên theo dõi kiểm tra trong quá trình vận hành.

Phải ghi chép rõ ràng về các số liệu : nhiệt độ, phụ tải, điện áp, các hiện tượng khác thường về tiếng ồn, mầu sắc dầu, khí trong rơ le hơi. -Kiểm tra xem xét bên ngoài MBA gồm có: +Xem xét toàn bộ MBA xem có điểm nào rỉ dầu không. + Quan sát mức dầu theo nhiệt độ. +Theo dõi trị số các nhiệt kế, đồng hồ đo lường.

+Theo dõi tiếng kêu của MBA. +Kiểm tra bề mặt, mức dầu trong các sứ đầu vào, ra của MBA phải nằm trong phạm vi cho phép. +Kiểm tra hệ thống quạt gió làm mát. +Kiểm tra rơ le hơi, rơ le dòng dầu, van an toàn.

kiểm tra vị trí tay van giữa rơ le hơi với bình dầu phụ , giữa rơ le dòng dầu với bình dầu của bộ điều chỉnh điện áp dưới tải, vị trí van cánh bướm của các giàn cánh tản nhiệt. +Kiểm tra tình trạng các thanh dẫn, đầu cáp , các điểm nối xem tiếp xúc có bị phát nóng hay không. +Kiểm tra hệ thống nối đất +Kiểm tra mầu sắc của các hạt hút ẩm trong bình thở Tất cả các hiện tƣợng không bình thƣờng đều ghi vào sổ nhật ký, những việc khẩn cấp cần có biện pháp giải quyết ngay hoặc báo về C7 tìm biện pháp giải quyết. - Mỗi giờ phải ghi thông số vận hành MBA một lần.