Đồ án Thiết Kế Bảo Vệ Chống Sét Trạm Biến Áp 110/22 kV Le Long

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật cao áp đề tài thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp 11022 kv trạm 110kv le, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Tâm
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Trung Hiếu
• Trường học: Trường Đại Học Điện Lực
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cao Áp
• Đề tài: Thiết Kế Bảo Vệ Chống Sét Trạm Biến Áp 110/22 kV Le Long
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110 kV LE LONG TRẠM 110KV LE LONG-CÔNG TY TNHH LE LONG VIỆT NAM
• 1.1. Mục đích thiết kế
• 1.2. Vị trí địa lý và diện tích
• 1.3. Kết cấu từ trên xuống dưới
• 1.4. Thiết bị của trạm
• 1.4.1. Máy Biến Áp T1
• 1.4.2. Máy Biến Áp TD
• 1.4.3. Các thông số cơ bản của máy cắt 110kV
• 1.4.4. Các thông số cơ bản của máy cắt hợp bộ
• 1.4.5. Máy cắt LBS tự dùng SCHNEIDER
• 1.4.6. Máy biến điện áp MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP TU171,TU172
• 1.4.7. MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 100KV- TUC11
• 1.4.8. BIẾN ĐIỆN ÁP 22KV-TUC41
• 1.5. Máy biến dòng
• 1.5.1. BIẾN DÒNG ĐIỆN 110KV-TI 171,TI172
• 1.5.2. BIẾN DÒNG ĐIỆN 110KV-TI 131
• 1.5.3. BIẾN DÒNG ĐIỆN TI 431
• 1.5.4. BIẾN DÒNG ĐIỆN TI PHÍA 22KV
• 1.6. Chống sét van
• 1.6.1. Chống sét van 110kV SIEMENS
• 2. CHƯƠNG II: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM 110 kV LE LONG
• 2.1. GIỚI THIỆU VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NGOÀI TRỜI CỦA TRẠM BIẾN ÁP
• 2.1.1. GIỚI THIỆU VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN
• 2.1.2. Quá trình phóng điện của sét

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế bảo vệ chống sét trạm biến áp 110 22 kV Le Long

Trạm biến áp 110/22 kV Le Long là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống điện Việt Nam. Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm này không chỉ đảm bảo an toàn cho thiết bị mà còn nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại trong thiết kế bảo vệ chống sét là rất cần thiết để giảm thiểu rủi ro từ hiện tượng thiên nhiên này.

1.1. Giới thiệu về trạm biến áp 110 22 kV Le Long

Trạm biến áp 110/22 kV Le Long có công suất 40 MVA, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng từ các trạm lớn đến các khu vực tiêu thụ. Vị trí địa lý và thiết kế của trạm cũng ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ chống sét.

1.2. Tầm quan trọng của bảo vệ chống sét trong hệ thống điện

Bảo vệ chống sét là một yếu tố quan trọng trong thiết kế trạm biến áp. Nó giúp ngăn chặn các thiệt hại do sét đánh, bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn cho người vận hành.

II. Các thách thức trong thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp

Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22 kV Le Long đối mặt với nhiều thách thức. Các yếu tố như vị trí địa lý, điều kiện thời tiết và tính chất của thiết bị đều ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống bảo vệ. Việc phân tích và đánh giá các rủi ro là rất cần thiết để đưa ra giải pháp tối ưu.

2.1. Vấn đề về vị trí địa lý và điều kiện thời tiết

Vị trí của trạm biến áp Le Long nằm trong khu vực có nhiều cơn bão và sét đánh thường xuyên. Điều này đặt ra yêu cầu cao về thiết kế bảo vệ chống sét để đảm bảo an toàn cho thiết bị.

2.2. Tính chất của thiết bị và công nghệ bảo vệ

Các thiết bị trong trạm biến áp cần được bảo vệ bằng các công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả trong việc ngăn chặn thiệt hại do sét.

III. Phương pháp thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110 22 kV

Phương pháp thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22 kV Le Long bao gồm việc sử dụng các cột thu sét, hệ thống nối đất và các thiết bị bảo vệ khác. Các phương pháp này được áp dụng để giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn cho thiết bị.

3.1. Sử dụng cột thu sét hiệu quả

Cột thu sét được thiết kế với chiều cao và vị trí tối ưu để thu hút sét, từ đó tạo ra khu vực an toàn cho trạm biến áp. Việc lắp đặt cột thu sét cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt.

3.2. Hệ thống nối đất và thiết bị bảo vệ

Hệ thống nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn điện tích sét xuống đất an toàn. Các thiết bị bảo vệ như chống sét van cũng cần được lắp đặt để bảo vệ thiết bị khỏi các xung điện.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về bảo vệ chống sét

Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22 kV Le Long đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu thiệt hại do sét đánh. Các số liệu thực tế cho thấy tỷ lệ sự cố giảm đáng kể sau khi áp dụng các biện pháp bảo vệ.

4.1. Kết quả từ các dự án thực tế

Các dự án bảo vệ chống sét tại trạm biến áp Le Long đã chứng minh được tính hiệu quả qua việc giảm thiểu thiệt hại và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện.

4.2. Phân tích số liệu và đánh giá hiệu quả

Phân tích số liệu từ các sự cố trước và sau khi áp dụng biện pháp bảo vệ cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong an toàn và độ tin cậy của hệ thống điện.

V. Kết luận và tương lai của thiết kế bảo vệ chống sét

Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22 kV Le Long là một lĩnh vực quan trọng cần được nghiên cứu và phát triển. Tương lai của thiết kế này sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình thiết kế.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ bảo vệ chống sét

Công nghệ bảo vệ chống sét đang ngày càng phát triển với nhiều giải pháp mới. Việc áp dụng công nghệ tiên tiến sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ cho trạm biến áp.

5.2. Đề xuất cải tiến trong thiết kế bảo vệ

Cần tiếp tục nghiên cứu và đề xuất các cải tiến trong thiết kế bảo vệ chống sét để đáp ứng tốt hơn với các thách thức trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110 kV LE LONG TRẠM 110KV LE LONG-CÔNG TY TNHH LE LONG VIỆT NAM ĐC: CỤM CN ĐỨC MỸ-ĐỨC HÒA ĐÔNG-ĐỨC HÒA-LONG AN Page 4 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu 1.1 Mục đích thiết kế: - Trạm biến áp 110 kV Le Long công suất lắp đặt 1x40 MVA, có nhiệm vụ: + Truyền tải công suất từ trạm 220kV Đức Hòa 2 và trạm 500/110kV Phú Lâm (mạch vòng) đến trạm biến áp 110/22kV Le Long, đáp ứng nhu cầu sản xuất của nhà máy sản xuất Accu Le Long – công ty TNHH Le Long Việt Nam (100% vốn đầu tư Đài Loan). + Giảm tải cho trạm 110kV Đức Hòa, cải thiện chất lượng điện áp, giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối khu vực; + Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho nhà máy, giảm thời gian cúp điện. + Góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội khu vực Đức Hòa nói riêng và tỉnh Long An nói chung.2 Vị trí địa lý và diện tích: - Trạm biến áp 110kV Le Long (Tọa độ : 663191mE;1195190mN) trực thuộc Công ty TNHH Le Long Việt Nam là trạm do doanh nghiệp tư nhân đầu tư, nằm trong khuôn viên nhà máy Le Long Việt Nam- CNSX Đức Hòa tại cụm công nghiệp Đức Mỹ, xã Đức Hòa Đông, Huyện Đức Hòa ,tỉnh Long An. - Vị trí địa lý của trạm: Page 5 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu + Mặt trước: Khu đất trống chưa xây dựng thuộc công ty Le Long ,cách kênh nội bộ khoảng 150m; + Mặt sau: Khu dân cư đang xây dựng + Phía hông bên trái: Xưởng sản xuất dây thừng + Phía hông bên phải: Khu đất trống chưa xây dựng thuộc công ty Le Long.

- Diện tích: ngang 40m dài 60m, nở hậu (44.3m) ,hình thang vuông ,tổng diện tích ≈ 2529 m2. Trạm được bảo vệ bằng tường rào xung quanh, tường rào xây bằng gạch cao và trát vữa cdày 0.2m, móng và giằng móng đổ bê tông cốt thép B15, có bố trí khe lún, bên hông trái giáp xưởng sản xuất dây thừng có lắp thêm hàng rào lưới B40 cao 2m, các trụ rào bằng bê tông cốt thép B15 cách nhau 3m. - Đường giao thông trong trạm rộng 3. Kết cấu từ trên xuống dưới gồm: lớp bên tông cốt thép mặt đường đá 1x2 mác B15 chiều dày 20cm, bê tông lót đá 4x6 B7,5 dày 10cm, lớp cát hạt thô kẹp đá 5x7 dày 20cm đầm chặt, dưới cùng là nền đất tự nhiên đầm chặt hệ số k=0,95.

- Đường giao thông ngoài trạm rộng 4m dài 500m nối từ xưởng sản xuất đến cổng trạm, kết cấu bằng nhựa, dày 20cm, cấp phối đá 0-4cm, dày 20cm, nền cát đắp, hệ số dầm nén 0,95. - Trạm biến áp 110/22kV Le Long các thiết bị 110kV được lắp đặt ngoài trời, các thiết bị 22kV được lắp đặt trong nhà. - Nhà điều hành là loại nhà một tầng (có hầm cáp bên dưới) có kích thước 8x24m, với chiều cao tới sàn là 2m, tới mái là 5m.3 Các thông số cơ bản của trạm biến áp 110KV Le Long: - Tổng công suất máy biến áp là 40 MVA - Xuất tuyến: +Phía 110kV: sử dụng sơ đồ thanh cái đơn,mạch vòng. +Phía 22kV: hệ thống phân phối 22kV đặt trong nhà với sơ đồ 1 thanh cái 5 phát tuyến.

Sơ đồ nhất thứ, mặt bằng và mặt cắt của trạm: Bản vẽ ở cuối tập (file PDF) 1.4 Thiết bị của trạm: 1.1 Máy Biến Áp T1: dung lượng 40. Giới thiệu máy biến áp: Page 6 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu - Tên vận hành: T1. - Nhà sản xuất: Shihlin-Taiwan. - Số sê-ri: T102017 - Năm sản xuất: 2013.

- Năm vận hành: 25/05/2016 - Công suất định mức: +Khi có quạt gió: 40/40MVA. +Khi không có quạt gió: 32/40MVA. - Điện áp định mức: 115/23/(11)kV - Dòng điện định mức: HV 160.6A - Tần số: 50Hz. Kiểu máy: - Máy biến áp là loại: 3 pha, 2 cuộn dây và cuộn cân bằng, ngâm trong dầu, làm việc ngoài trời.

Kiểu làm mát: ONAN / ONAF (Làm mát tự nhiên / Quạt gió cưỡng bức) 4. Điện áp danh định: - Điện áp cuộn cao áp: 115kV  9 x 1,25% (điều chỉnh điện áp dưới tải). - Điện áp cuộn hạ áp: 23 kV. - Điện áp cuộn cân bằng: 11 kV, đấu tam giác hở, có đưa ra ngoài 2 đầu sứ xuyên để nối tắt và nối đất.

Công suất danh định (ONAF/ONAN): - Cuộn cao áp: 32/40 MVA. - Cuộn hạ áp: 32/40 MVA. - Cuộn cân bằng: 10/13 MVA. Sơ đồ nối dây: - Cao áp: Đấu sao, có trung tính nối đất trực tiếp.

- Hạ áp: Đấu sao, có trung tính nối đất trực tiếp. - Cuộn cân bằng: Đấu tam giác hở, có hai đầu sứ xuyên để nối tắt và nối đất - Sơ đồ vecto: Ynyn0+d11 7. Mức cách điện : Đầu ra Điện áphoạt Điện áp thử tần số Điện áp chịu Page 7 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu động cực đại công nghiệp AC (kV) xung sét LI Giá trị (kV) đỉnh (kVp) Cao áp 115kV 123 230 550 Trung tính cao áp 72,5 140 325 Hạ áp 23kV 24 50 125 Trung tính 23kV 24 50 125 Cân bằng 11kV 12 28 75 8. Khả năng chịu ngắn mạch của các cuộn dây: - Phía 115 kV: 25 kA/3s.

- Phía 23 kV: 25 kA/1s. Điện áp ngắn mạch: - Điện kháng ngắn mạch (Uk) giữa cuộn dây, ở các nấc N, tần số và điện áp định mức, nhiệt độ 300C độ ẩm 62% và công suất 40 MVA: - Giữa cao áp – hạ áp: Uk115-23kV = 11,7% (test report) - Giữa cáo áp – cân bằng: Uk115-11kV = 11,0%. (Theo thiết kế) - Giữa hạ áp – cân bằng: Uk23-11kV = 25,0%. (Theo thiết kế) Điện áp, dòng điện định mức: Dòng điện (A) Cuộn dây Nấc Điện áp (kV) ONAN ONAF Nấc 8L 126.4 Page 8 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu Nấc 2R 112.

Tổn hao: - Tổn hao không tải: P0 = 23278 W _Tổn hao có tải (100% tải) : Pcu = 200910 W - Dòng điện không tải: I0 = 0,13% 11. Dầu cách điện: - Dầu cách điện sử dụng loại dầu mới chưa qua sử dụng, có chất phụ gia kháng oxy hóa. Dầu được dùng chung cho máy biến áp và bộ điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC). - Loại dầu: Shell Diala Oils X.2 Máy Biến Áp TD: dung lượng 100 kVA: I.

Tên vận hành :TD41. Số sê-ri :130076 3. Hiệu :THIBIDI - Việt Nam. Chế độ làm mát :ONAN.

Điện áp định mức - Cao áp :22kV  2 x 2. Dòng điện định mức Page 9 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu - Cao áp :1. Công suất định mức :100KVA. Tần số :50Hz.

Tổ đấu dây :Dyn11. Trọng lượng dầu :170 Kg. Trọng lượng cả máy :525 Kg. Các thông số cơ bản của máy cắt 110kV: 1.

Máy cắt 131: - Loại :3AP1FG. - Hãng sản xuất :SIEMENS. - Nước sản xuất :Ấn Độ. - Điện áp định mức :145 KV.

- Dòng điện định mức :3150 A. - Tần số định mức :50 Hz. - Dòng điện cắt ngắn mạch định mức :62. - Thời gian chịu đựng dòng ngắn mạch :3s.

- Thời gian mở :30 ms. - Thời gian đóng :55  8 ms. - Điện áp định mức của mạch điều khiển :110VDC. - Điện áp định mức của mạch mô – tơ :220VAC.

- Chu trình thao tác :O - 0.3S - CO - 3min - CO. - Tiêu chuẩn thiết kế :IEC 62271-100 - Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp :275 KV. - Mức chịu điện áp xung :650 KV. - Trọng lượng máy cắt :1500 Kg.

- Trọng lượng khí SF6 :8. - Áp suất SF6 (ở 200C) + Định mức :0. Page 10 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu + Báo động cấp 1 (thiếu SF6) :054 Mpa. - Nhiệt độ môi trường vận hành :-300C đến +550C.

Các thông số cơ bản của máy cắt hợp bộ: 1. Máy cắt hợp bộ MÍTUBISHI : - Hiệu : MITSUBISHI - Kiểu :20-VPR-25D - Điện áp định mức :24 kV. - Điện áp chịu xung sét :125 kV. - Điện áp chịu tần số công nghiệp :50 kV.

- Tần số định mức :50/60 Hz. - Dòng điện định mức :1200 – 1250 A. - Dòng điện cắt ngắn mạch định mức :25 kA. - Thời gian chịu dòng ngắn mạch định mức:3s.

- Chu trình thao tác :O - 0.3S - CO - 1min - CO. - Trọng lượng máy cắt tổng :110 Kg. - Trọng lượng máy cắt đường dây :110 Kg. - Độ cao so với mực nước biển : <1000m.

- Nhiệt độ môi trường cho phép : -50C đến +400C. Máy cắt LBS tự dùng SCHNEIDER : - Hiệu : Schneider. - Điện áp định mức :24 kV. - Điện áp chịu xung sét :125 kV.

- Điện áp chịu tần số công nghiệp :25 kV. - Tần số định mức :50/60 Hz. - Dòng điện định mức :600 A. - Dòng điện cắt ngắn mạch định mức :25 kA.

- Thời gian chịu dòng ngắn mạch định mức:1s.4 Máy biến điện áp MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP TU171,TU172: Page 11 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu - Hiệu :TRENCH - Kiểu :8MWB. - Nước sản xuất :CHINA. - Điện áp định mức :123 kV. - Điện áp chịu được ở tần số công nghiệp :230 kV.

- Điện áp chịu được xung sét :500 kV. - Hệ số điện áp :110000V/√3; 110V/√3;110V/√3 - Tần số :50 Hz. - Công suất định mức :100VA - Điện dung tổng cộng :7600pF. - Khối lượng :273kg.

MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 100KV- TUC11: - Hiệu :TRENCH - Kiểu :8MWB. - Nước sản xuất :CHINA. - Điện áp định mức :123 kV. - Điện áp chịu được ở tần số công nghiệp :230 kV.

- Điện áp chịu được xung sét :500 kV. - Hệ số điện áp :110000V/√3; 110V/√3;110V/√3 - Tần số :50 Hz. - Công suất định mức :100VA - Điện dung tổng cộng :7600pF. - Khối lượng :273kg.

BIẾN ĐIỆN ÁP 22KV-TUC41: - Hiệu : .ZHIDA - Kiểu : - Nước sản xuất :CHINA. - Điện áp định mức :24/50/123 kV. Page 12 Đồ án Kỹ thuật cao áp GVHD: ThS Trương Trung Hiếu - Điện áp chịu được ở tần số công nghiệp :230 kV. - Điện áp chịu được xung sét :500 kV.

- Hệ số điện áp :22000V/√3; 110V/√3. - Tần số :50 Hz. - Công suất định mức :100VA 1.5 Máy biến dòng BIẾN DÒNG ĐIỆN 110KV-TI 171,TI172: - Hiệu :TRENCH. - Nước sản xuất :Trung Quốc.

- Tần số :50Hz. - Điện áp định mức :123 kV. - Điện áp cao nhất của hệ thống :123 kV. - Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp :275 kV.

- Điện áp thử xung sét :650 kV. - Dòng định mức sơ cấp : - Tỷ số biến :400-800-1200/1-1-1-1A. - Khối lượng dầu :42kg. - Khối lượng toàn bộ :275 Kg.

- Cấp chính xác :0,5 FS10 / 5P20 / 5P20 / 5P20.