Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khu công nghiệp (KCN) Nomura Hải Phòng là một trong những trung tâm sản xuất công nghiệp tập trung nhiều doanh nghiệp có nhu cầu phụ tải lớn và yêu cầu cao về độ ổn định cung cấp điện. Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện an toàn, liên tục và giảm thiểu tổn thất điện năng khi truyền tải từ hệ thống điện quốc gia về khu vực tiêu thụ, việc xây dựng và hoàn thiện trạm biến áp 110/22kV cấp điện riêng cho khu công nghiệp là nhiệm vụ cấp thiết.

Đồ án tốt nghiệp đại học hệ chính quy ngành Điện Tự Động Công Nghiệp tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng do sinh viên Lại Hải Ninh thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (năm 2016) nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật trạm biến áp 110/22kV cấp điện cho KCN Nomura. Nhiệm vụ nghiên cứu được giao cụ thể gồm:

  1. Thu thập, phân tích số liệu phụ tải thực tế của 57 nhà máy, phân xưởng tại KCN Nomura và dự báo nhu cầu phát triển phụ tải trong giai đoạn 5 đến 10 năm.
  2. Tính toán lựa chọn số lượng, dung lượng và thông số kỹ thuật của máy biến áp chính; xây dựng sơ đồ cấu trúc nối điện tối ưu về kỹ thuật - kinh tế.
  3. Tính toán dòng ngắn mạch ba pha tại các cấp điện áp 110kV và 22kV làm cơ sở chọn lựa khí cụ điện, thanh dẫn, dây dẫn, sứ cách điện, máy biến dòng (BI), máy biến điện áp (BU), chống sét van (LA) và hệ thống bù công suất phản kháng.
  4. Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, hệ thống nối đất an toàn và cấu hình hệ thống rơ-le bảo vệ cho máy biến áp cùng các phân đoạn thanh cái của trạm.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào điểm đấu nối từ thanh cái 110kV của Trạm 220/110kV Vật Cách qua đường dây 110kV dài 2,4 km dẫn về trạm biến áp 110/22kV đặt tại khuôn viên KCN Nomura, phân phối điện trung áp 22kV qua 7 lộ ra cung cấp cho các hộ phụ tải trong khu công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Thiết kế trạm biến áp dựa trên các nguyên lý cung cấp điện công nghiệp, lý thuyết tính toán phân tích chế độ vận hành lưới điện và các quy phạm trang bị điện:

  • Tiêu chuẩn kỹ thuật: Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), quy phạm ngành điện lực Việt Nam kết hợp các tiêu chuẩn quốc tế IEC liên quan đến định mức thiết bị phân phối, khả năng cắt ngắn mạch, mức cách điện và khả năng hấp thu xung sét.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật:
    • Phương pháp đồ thị phụ tải: Xác định phụ tải tính toán tác dụng ($P_{pt} = 51\text{ MW}$), hệ số công suất ban đầu ($\cos\varphi = 0{,}8$ hoặc $0{,}75$), xây dựng biểu đồ phụ tải ngày theo các khung giờ (0–8h, 8–11h, 11–13h, 13–16h, 16–18h, 18–21h, 21–24h) để tính toán công suất biểu kiến cực đại $S_{max} = 60{,}56\text{ MVA}$.
    • Phương pháp đơn vị tương đối cơ bản: Sử dụng công suất cơ bản $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, điện áp cơ bản $U_{cb1} = 110\text{ kV}$, $U_{cb2} = 22\text{ kV}$ để xác định tổng trở ngắn mạch tương đương và tính toán dòng ngắn mạch ba pha chu kỳ ($I_N$), dòng xung kích ($I_{xk}$) tại các vị trí thanh cái 110kV (điểm $N_1$) và thanh cái 22kV (điểm $N_2$).
    • Phương pháp kinh tế kỹ thuật: So sánh chỉ tiêu vốn đầu tư thiết bị ($V$), chi phí tổn hao điện năng hàng năm ($P_t$) dựa trên thời gian tổn thất công suất lớn nhất ($\tau = 18\text{ h}$/ngày) và đơn giá điện năng 600 VNĐ/kWh.
  • Nguồn dữ liệu: Số liệu công suất định mức và cấp điện áp của 57 phụ tải thành phần tại KCN Nomura; thông số lưới điện khu vực từ trạm 220/110kV Vật Cách ($x_0 = 0{,}4,\Omega/\text{km}$); catalogue thiết bị của các nhà chế tạo (máy biến áp AVERA - Indonesia, máy cắt Siemens SF6 3AQ1, máy cắt BBT, chống sét van ABB ZnO, máy biến dòng ТФЗМ-110B-1, máy biến điện áp HKФ-110-57).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp

Chương này tổng kết cơ sở lý thuyết về phân loại trạm biến áp theo cấp điện áp (tăng áp, hạ áp, trung gian), theo địa dư (trạm khu vực 110kV, trạm địa phương) và theo cấu trúc xây dựng (ngoài trời, trong nhà kiểu kín). Tác giả phân tích các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế khi lựa chọn địa điểm đặt trạm: vị trí tâm phụ tải, điều kiện giao thông vận chuyển thiết bị siêu trường siêu trọng, khả năng mở rộng trong tương lai và giảm tổn thất điện áp.

Tác giả thống kê bảng phụ tải tính toán tác dụng của 57 doanh nghiệp tại KCN Nomura với tổng công suất yêu cầu $P_{pt} = 51\text{ MW}$. Các phụ tải tiêu biểu gồm: Ojitex (4.310 kW), Synztec (3.860 kW), E Tech (3.340 kW), Nippon Kondo (2.490 kW), Yanagawa Seido (2.270 kW), Citizen (2.040 kW), Yazaki (1.960 kW), Fujikura (1.950 kW), TG Airbag (1.720 kW), Pioneer (1.650 kW), GE (1.640 kW), Lihit Lab (1.620 kW), JKC (1.620 kW), TG Steering (1.500 kW), Iko (1.440 kW), Toyotabo 1 (1.430 kW), Toyotabo 2 (1.310 kW), Toyoda Gosei 3 (1.280 kW), Rorze (1.220 kW), Nichias (1.150 kW), Yoneda (1.100 kW) và các phụ tải hạ áp 0,4kV từ 150 kW đến 550 kW.

Hệ thống điện tự dùng của trạm được xác định với tổng dung lượng khoảng 400 kVA, gồm nguồn xoay chiều 220/380V (cấp cho chiếu sáng, làm mát máy biến áp, sạc ắc quy) và nguồn một chiều 110VDC (dàn bình ắc quy 110V/180Ah, tủ phân phối điều khiển, bảo vệ rơ-le và đo lường).

Chương 2: Tính chọn máy biến áp và sơ đồ cấu trúc của trạm biến áp

Chương 2 tiến hành phân tích biểu đồ phụ tải ngày, tính toán chọn số lượng và công suất định mức máy biến áp. Với biểu đồ phụ tải ngày có công suất cực đại $P_{max} = 48{,}45\text{ MW}$ (tương đương $S_{max} = 60{,}56\text{ MVA}$ ở các khung giờ 8–11h và 13–16h), tác giả chọn phương án lắp đặt 2 máy biến áp ba pha ba cuộn dây vận hành song song (T1 và T2). Mỗi máy có công suất định mức $S_{đmB} = 60\text{ MVA}$, cấp điện áp 115/23kV, do AVERA (Indonesia) chế tạo. Khi một máy gặp sự cố, máy còn lại với hệ số quá tải sự cố $K_{qtsc} = 1{,}4$ đảm bảo cấp đủ $1{,}4 \times 60 = 84\text{ MVA} > 60{,}56\text{ MVA}$ cho toàn bộ phụ tải khu công nghiệp trong thời gian xử lý sự cố.

Tổ đấu dây được chọn là $Y_0/\Delta/Y_0$; cuộn tam giác ($\Delta$) trung gian không mang tải ngoài nhưng có tác dụng triệt tiêu sóng hài bậc ba, bảo đảm dạng sóng điện áp hình sin chuẩn.

Tính toán tổn thất kỹ thuật của 2 máy biến áp:

  • Tổn thất điện năng trong 1 ngày ($t = 24\text{ h}$): $\Delta A_{ngay} = 6.248\text{ kWh}$.
  • Tổn thất điện năng trong 1 năm ($t = 8.760\text{ h}$): $\Delta A_{nam} = 1.229.228\text{ kWh}$.
  • Chi phí tổn thất hàng năm: $P_t = 1.229.228 \times 600 = 737.536.800\text{ VNĐ}$.

Tính toán ngắn mạch ba pha trên sơ đồ thay thế hệ tương đối cơ bản ($S_{cb} = 100\text{ MVA}$):

  • Đường dây 110kV dài 2,4 km từ trạm Vật Cách có điện kháng $x^*_{cbd} = 0{,}004$.
  • Tại điểm ngắn mạch $N_1$ (thanh cái 110kV): Tổng điện kháng $X_{\sum cb(N1)} = 0{,}204$, dòng ngắn mạch $I_{N1} = 2{,}55\text{ kA}$, dòng xung kích $I_{xk1} = 6{,}49\text{ kA}$.
  • Tại điểm ngắn mạch $N_2$ (thanh cái 22kV): Dòng ngắn mạch $I_{N2} = 8{,}53\text{ kA}$, dòng xung kích $I_{xk2} = 21{,}7\text{ kA}$.

Từ kết quả ngắn mạch, tác giả lựa chọn sơ đồ nối điện: hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt cho cả hai phía 110kV và 22kV. Phía 22kV bố trí 7 lộ ra cấp cho các phân khu sản xuất. Máy cắt được kiểm tra điều kiện an toàn:

  • Phía 110kV: Chọn máy cắt khí $SF_6$ loại 3AQ1 ($U_{đm} = 123\text{ kV}$, $I_{cắt đm} = 40\text{ kA} > 2{,}55\text{ kA}$, $I_{lđđ} = 100\text{ kA} > 6{,}49\text{ kA}$).
  • Phía 22kV: Chọn máy cắt chân không BBT ($U_{đm} = 24\text{ kV}$, $I_{cắt đm} = 160\text{ kA} > 8{,}53\text{ kA}$, $I_{lđđ} = 160\text{ kA} > 21{,}7\text{ kA}$).

Chương 3: Lựa chọn thiết bị điện

Nội dung chương 3 trình bày các bước tính toán, lựa chọn và kiểm tra nhiệt, ổn định lực điện động cho tất cả các phần tử dẫn điện và khí cụ đo lường, bảo vệ:

  1. Dây dẫn và thanh góp:
    • Dây dẫn vào phía 110kV: Dây nhôm lõi thép AC-185 ($I_{cp} = 530\text{ A}$, hiệu chỉnh nhiệt độ $40^\circ\text{C}$ còn $429{,}3\text{ A} > I_{btmax} = 152{,}1\text{ A}$).
    • Dây dẫn từ thứ cấp MBA đến thanh cái 22kV: Dây AC-1000 ($I_{cp} = 1194\text{ A}$, hiệu chỉnh còn $967{,}1\text{ A} > I_{btmax} = 760{,}5\text{ A}$).
    • Dây dẫn cho 7 lộ ra 22kV: Dây AC-240 ($I_{cp} = 498\text{ A}$, hiệu chỉnh còn $403{,}4\text{ A} > I_{btmax} = 217{,}4\text{ A}$).
    • Thanh góp mềm 110kV: Dây AC-400 ($I_{cp} = 670\text{ A} > I_{lvcb} = 468{,}4\text{ A}$).
    • Thanh cái cứng 22kV: Ghép kép 2 thanh dẫn đồng tiết diện $2 \times 1256 = 2512\text{ mm}^2$ ($I_{cp} = 4160\text{ A} > I_{lvcb} = 2080\text{ A}$).
  2. Dao cách ly và sứ cách điện:
    • Dao cách ly 110kV: Chọn loại có $U_{đm} = 110\text{ kV}$, $I_{đm} = 1000\text{ A}$, $I_{lđđ} = 80\text{ kA} > 6{,}49\text{ kA}$.
    • Chuỗi sứ treo 110kV: Sử dụng 9 bát sứ, chiều dài đường rò tổng cộng $H_{sứ} = 2349\text{ mm} > H_0 = 2200\text{ mm}$.
    • Sứ đỡ 110kV: Loại C-450I YXA-T1 ($U_{đm} = 110\text{ kV}$, lực phá hoại $F_{ph} = 4\text{ kN} > F'_{tt} = 0{,}0146\text{ kN}$).
    • Sứ đỡ 22kV: Loại N-170-YX3 ($U_{đm} = 30\text{ kV}$, $F_{ph} = 4\text{ kN} > F'_{tt} = 2{,}4\text{ kN}$).
  3. Thiết bị đo lường:
    • Máy biến dòng 110kV: Loại ТФЗМ-110B-1, cấp chính xác 0,5, $I_{đm} = 800\text{ A}$, chọn cáp đồng nối thứ cấp $16\text{ mm}^2$.
    • Máy biến điện áp 110kV: Loại HKФ-110-57, cấp chính xác 0,5, sơ cấp $66000/\sqrt{3}\text{ V}$, thứ cấp $100/\sqrt{3}\text{ V}$, công suất định mức 400 VA, dây nối Cu $4\text{ mm}^2$ với độ sụt áp $\Delta U% = 0{,}0008% < 0{,}5%$.
  4. Chống sét van và tụ bù:
    • Chống sét van 110kV: ABB loại oxit kẽm (ZnO) 1 pha ngoài trời, cấp xả sét 3, khả năng hấp thu xung $3{,}5\text{ kJ/kV}$, điện áp dư khi có sóng sét (8/20 $\mu$s) $< 280\text{ kV}$.
    • Thiết bị bù công suất phản kháng: Để nâng $\cos\varphi$ từ 0,75 lên 0,95, trạm lắp đặt bộ tụ bù tĩnh công suất phản kháng $Q_{bù} = 24{,}6\text{ Mvar}$ gồm 72 bình tụ đơn vị 300 kVar đấu hình sao ($Y$) trên lưới 22kV, giúp giảm công suất phản kháng truyền qua máy biến áp còn $Q_{saubu} = 13{,}65\text{ Mvar}$.

Chương 4: Thiết kế chống sét cho trạm

Chương 4 thực hiện tính toán vùng bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào khu vực phân phối ngoài trời 110kV bằng hệ thống cột thu sét độc lập, đảm bảo khoảng cách an toàn phóng điện trong không khí và trong đất. Đồng thời, chương này tính toán hệ thống nối đất an toàn và nối đất làm việc của trạm 110/22kV sử dụng hệ thống cọc thép bọc đồng kết hợp thanh dẹt chôn sâu, nhằm đảm bảo điện trở nối đất $R_{nđ} \le 0{,}5,\Omega$ theo đúng quy phạm.

Chương 5: Thiết kế Relay cho trạm biến áp

Chương 5 trình bày nguyên lý cấu hình hệ thống rơ-le bảo vệ cho máy biến áp chính 110/22kV và hệ thống thanh cái, bao gồm:

  • Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (bảo vệ chính chống ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây và đầu ra máy biến áp).
  • Bảo vệ quá dòng điện có kiểm tra áp hoặc quá dòng thứ tự nghịch/thứ tự không (bảo vệ dự phòng cho ngắn mạch ngoài và chạm đất).
  • Bảo vệ rơ-le hơi (Buchholz), bảo vệ quá nhiệt dầu/cuộn dây, bảo vệ mức dầu thấp và van phòng nổ cho máy biến áp ngâm dầu.
  • Cấu hình rơ-le bảo vệ quá dòng có phân đoạn cho thanh cái và các xuất tuyến 22kV.

Thiết kế và thông số kỹ thuật hệ thống

Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật chính của các thiết bị được lựa chọn và kiểm tra trong đồ án:

Hạng mục thiết bị Mã hiệu / Hãng chế tạo Thông số định mức chính Thông số tính toán / Kiểm tra Đánh giá
Máy biến áp chính AVERA (Indonesia) $S_{đm} = 60\text{ MVA}$, $115/23\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 70\text{ kW}$, $\Delta P_N = 315\text{ kW}$, $U_N = 10{,}5%$ Vận hành song song 2 máy, phụ tải max $60{,}56\text{ MVA}$, quá tải sự cố $84\text{ MVA}$ Đạt
Máy cắt 110kV 3AQ1 (Siemens) - khí $SF_6$ $U_{đm} = 123\text{ kV}$, $I_{cắt đm} = 40\text{ kA}$, $I_{lđđ} = 100\text{ kA}$, $I_{đm} = 4\text{ kA}$ $U_{HT} = 110\text{ kV}$, $I_{N1} = 2{,}55\text{ kA}$, $I_{xk1} = 6{,}49\text{ kA}$, $I_{lvcb} = 0{,}52\text{ kA}$ Đạt
Máy cắt 22kV BBT - Chân không $U_{đm} = 24\text{ kV}$, $I_{cắt đm} = 160\text{ kA}$, $I_{lđđ} = 160\text{ kA}$, $I_{tháng} = 12{,}5\text{ kA}$ $U_{HT} = 22\text{ kV}$, $I_{N2} = 8{,}53\text{ kA}$, $I_{xk2} = 21{,}7\text{ kA}$, $I_{lvcb} = 2{,}62\text{ kA}$ Đạt
Dây dẫn vào 110kV AC-185 (Nhôm lõi thép) Tiết diện $185\text{ mm}^2$, $I_{cp}(40^\circ\text{C}) = 429{,}3\text{ A}$ Dòng làm việc cực đại $I_{btmax} = 152{,}1\text{ A}$ Đạt
Dây dẫn tổng 22kV AC-1000 Tiết diện $1000\text{ mm}^2$, $I_{cp}(40^\circ\text{C}) = 967{,}1\text{ A}$ Dòng làm việc cực đại $I_{btmax} = 760{,}5\text{ A}$ Đạt
Dây lộ ra 22kV (7 lộ) AC-240 Tiết diện $240\text{ mm}^2$, $I_{cp}(40^\circ\text{C}) = 403{,}4\text{ A}$ Dòng làm việc cực đại $I_{btmax} = 217{,}4\text{ A}$ Đạt
Thanh góp mềm 110kV AC-400 Tiết diện $400\text{ mm}^2$, $I_{cp} = 670\text{ A}$ Dòng làm việc cưỡng bức $I_{lvcb} = 468{,}4\text{ A}$ Đạt
Thanh cái cứng 22kV Thanh đồng kép $2 \times 1256\text{ mm}^2$ Tiết diện tổng $2512\text{ mm}^2$, $I_{cp} = 4160\text{ A}$ Dòng làm việc cưỡng bức $I_{lvcb} = 2080\text{ A}$ Đạt
Dao cách ly 110kV Loại ngoài trời $U_{đm} = 110\text{ kV}$, $I_{đm} = 1000\text{ A}$, $I_{lđđ} = 80\text{ kA}$ $U_{HT} = 110\text{ kV}$, $I_{lvcb} = 520\text{ A}$, $I_{xk1} = 6{,}49\text{ kA}$ Đạt
Sứ đỡ 110kV C-450I YXA-T1 $U_{đm} = 110\text{ kV}$, lực phá hoại $F_{ph} = 4\text{ kN}$ Lực tác động đầu sứ $F'_{tt} = 0{,}0146\text{ kN}$ Đạt
Sứ đỡ 22kV N-170-YX3 $U_{đm} = 30\text{ kV}$, lực phá hoại $F_{ph} = 4\text{ kN}$ Lực tác động đầu sứ $F'_{tt} = 2{,}4\text{ kN}$ Đạt
Máy biến dòng 110kV ТФЗМ-110B-1 Cấp chính xác 0,5, $I_{đm} = 800\text{ A}$, $Z_{đm} = 1{,}2,\Omega$ Phụ tải thứ cấp $S_{max} = 26\text{ VA}$, dây đồng $16\text{ mm}^2$ Đạt
Máy biến điện áp 110kV HKФ-110-57 Cấp chính xác 0,5, $66/\sqrt{3}\text{ kV} / 100/\sqrt{3}\text{ V}$, $400\text{ VA}$ Phụ tải tính toán $40{,}78\text{ VA}$, sụt áp $\Delta U% = 0{,}0008%$ Đạt
Chống sét van 110kV ABB (ZnO) Cấp xả sét 3, dòng xả $10\text{ kA}$, $U_{dư} < 280\text{ kV}$ Lắp đặt bảo vệ quá điện áp khí quyển đầu trạm Đạt
Tụ bù tĩnh 22kV 72 bình tụ loại 300 kVar Đấu hình sao ($Y$), tổng công suất bù $24{,}6\text{ Mvar}$ Nâng hệ số công suất $\cos\varphi$ từ 0,75 lên 0,95 Đạt

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật trạm biến áp 110/22kV cho KCN Nomura Hải Phòng với các kết quả cụ thể:

  1. Giải pháp công nghệ và cấu trúc trạm: Xác định cấu hình 2 máy biến áp 60 MVA vận hành song song kết hợp sơ đồ 1 thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện loại 1 cho các phụ tải công nghiệp, cho phép linh hoạt trong bảo trì từng phân đoạn thanh cái mà không làm gián đoạn toàn trạm.
  2. Tính toán chính xác thông số ngắn mạch và chọn thiết bị: Đã xác định dòng ngắn mạch chu kỳ và xung kích tại hai cấp điện áp ($I_{N1} = 2{,}55\text{ kA}$, $I_{N2} = 8{,}53\text{ kA}$), làm căn cứ lựa chọn máy cắt khí $SF_6$, máy cắt chân không và khí cụ điện đáp ứng đầy đủ điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.
  3. Tối ưu hóa kinh tế và chất lượng điện năng: Tính toán phương án bù công suất phản kháng bằng dàn tụ 24,6 Mvar đấu sao ở cấp 22kV giúp giảm tổn thất truyền tải, nâng hệ số công suất từ 0,75 lên 0,95 và giảm dung lượng biểu kiến qua máy biến áp, đồng thời cuộn tam giác thứ ba của máy biến áp khử triệt để sóng hài bậc cao.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đồ án chưa đi sâu vào việc mô phỏng quá độ điện từ khi đóng cắt máy biến áp và tụ bù bằng phần mềm chuyên dụng (như ETAP hay MATLAB/Simulink); các thiết bị hạ áp 22kV (BI, BU, LA, dao cách ly) được coi là tích hợp sẵn trong tủ hợp bộ xuất xưởng nên chưa trình bày chi tiết phần tính toán nội bộ tủ này.
  • Hướng phát triển: Nghiên cứu tích hợp hệ thống tự động hóa trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEC 61850, giải pháp giám sát nhiệt độ và dầu trực tuyến (DGA) cho máy biến áp 60 MVA, và phương án tự động điều khiển đóng cắt tụ bù theo thời gian thực để duy trì $\cos\varphi$ tối ưu khi phụ tải khu công nghiệp dao động.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện, Điện Tự động Công nghiệp khi thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện, Thiết kế Nhà máy điện & Trạm biến áp, và Đồ án tốt nghiệp đại học.
  • Kỹ sư thiết kế điện công nghiệp trong việc tra cứu trình tự tính toán phụ tải, phương pháp lập sơ đồ tương đương ngắn mạch, kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn ngoài trời và lựa chọn rơ-le bảo vệ trạm 110kV.
  • Phần phương pháp tính chọn công suất máy biến áp theo chế độ quá tải sự cố và quy trình tính bù phản kháng đấu sao tại thanh cái 22kV là những nội dung có tính ứng dụng thực tiễn cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài chọn giải pháp lắp đặt 2 máy biến áp 60 MVA thay vì dùng 1 máy biến áp công suất lớn 100–120 MVA? KCN Nomura là phụ tải công nghiệp loại 1 đòi hỏi độ liên tục cấp điện rất cao. Việc dùng 2 máy biến áp vận hành song song đảm bảo khi một máy gặp sự cố hoặc cần bảo dưỡng định kỳ, máy còn lại với khả năng quá tải sự cố $1{,}4 \times 60 = 84\text{ MVA}$ vẫn cung cấp đủ $100%$ công suất cực đại của toàn khu công nghiệp ($60{,}56\text{ MVA}$) trong tối đa 5 ngày đêm.

2. Vì sao tác giả lựa chọn máy biến áp ba cuộn dây với tổ đấu dây $Y_0/\Delta/Y_0$ dù cuộn trung không dùng để cấp điện? Do lưới điện khu vực có nguy cơ méo dạng sóng sin và sóng hài bậc cao từ các phụ tải công nghiệp, việc đấu tam giác ($\Delta$) cho cuộn dây thứ ba có một đầu nối đất tạo ra đường dẫn khép kín cho dòng điện sóng hài bậc ba, giúp triệt tiêu sóng hài, ổn định điện áp và đảm bảo chất lượng điện năng cho các thiết bị đo lường và phụ tải nhạy cảm.

3. Tiêu chuẩn chọn máy cắt khí $SF_6$ 3AQ1 cho phía 110kV được thỏa mãn như thế nào? Máy cắt 3AQ1 có các thông số định mức vượt trội so với yêu cầu tính toán tại điểm ngắn mạch $N_1$: điện áp định mức $123\text{ kV} \ge 110\text{ kV}$, dòng cắt định mức $40\text{ kA} \ge I_{N1} = 2{,}55\text{ kA}$, dòng ổn định lực điện động $100\text{ kA} \ge I_{xk1} = 6{,}49\text{ kA}$, và dòng định mức $4\text{ kA} \ge I_{lvcb} = 0{,}52\text{ kA}$.

4. Vì sao dàn tụ bù 22kV được chọn cấu hình đấu hình sao ($Y$) thay vì tam giác ($\Delta$)? Khi đấu hình sao, điện áp đặt lên mỗi bình tụ chỉ là điện áp pha ($22/\sqrt{3}\text{ kV} \approx 12{,}7\text{ kV}$), giúp yêu cầu cách điện và chi phí chế tạo bình tụ thấp hơn đáng kể so với việc phải chịu điện áp dây 22kV khi đấu tam giác, mang lại hiệu quả kinh tế tối ưu cho tổng mức đầu tư của trạm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lại Hải Ninh đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế trạm biến áp 110/22kV cấp điện cho KCN Nomura Hải Phòng từ khâu dự báo phụ tải, tính toán ngắn mạch, lựa chọn máy biến áp 2x60 MVA, thiết bị đóng cắt bảo vệ đến thiết kế chống sét, nối đất và rơ-le. Các giải pháp kỹ thuật đề xuất đều tuân thủ quy phạm trang bị điện, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt và đảm bảo tính kinh tế trong đầu tư cũng như vận hành. Đây là công trình đồ án tốt nghiệp kỹ thuật chỉn chu, có số liệu tính toán chi tiết và mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho hệ thống điện công nghiệp.