Chương 1: giới thiệu chung về trạm biến áp − Chương 2: đồ thị phụ tải, tính toán các hệ số Tmax, τmax − Chương 3: chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng trong trạm − Chương 4: sụt áp qua máy biến áp và tính chọn đầu phân áp − Chương 5: tính toán ngắn mạch − Chương 6: chọn thiết bị bảo vệ cho trạm biến áp − Chương 7: chọn dây dẫn và thanh góp − Chương 8: tính toán nối đất − Chương 9: sơ đồ mặt bằng – mặt cắt − Chương 10: thiết kế nền biến áp và bốc khối lượng cho trạm biến áp. CHƯƠNG1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1. KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp là mộttrong những phần tử quan trọng nhất trong hệ thống điện. Nó có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến một cấp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền tải và cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ.
TBA được phân loại theo điện áp, quy mô. Theo điện áp, TBA có thẻ là trạm tăng áp, cũng có thể l trạm hạ áp hay trạm trung gian. − Trạm tăng áp: thường đặt ở những nhà máy điện có nhiệm vụ nâng điện áp đầu cực máy phát lên cao để truyền tải đi xa. − Trạm hạ áp: thường đặt ở những trạm phân phối, nó nhận điện từ hệ thống truyền tải rồi giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ Theo mức độ quy mô của trạm biến áp, người ta ch − Trạm biến p trung gian hay cịn gọi l trạm biến p khu vực: thường có điện áp sơ cấp lớn, cung cấp điện cho một khu vực phụ tải lớn ở các vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn, … Điện áp ở phía sơ cấp thường là 500; 220; 110 kV, điện áp phía thứ cấp thường là 110; 66; 35; 22; 15 kV.
− Trạm biến p phn phối hay cịn gọi l trạm biến áp địa phương: nhận điện từ các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp khu vực) để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải như xí nghiệp, khu dân cư, … qua các đường dây phân phối. CÁC CẤP ĐIỆN ÁP CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP 1. Cấp cao áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp 500 kV: dùng cho hệ thống điện quốc gia, nối liền 3 miền đất nước. 14 220 kV: dùng cho lưới truyền tải, mạng điện khu vực.110 kV: dùng cho lưới phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn.
Cấp trung áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp - 22 kV: dùng cho mạng địa phương, cung cấp điện cho các phụ tải vừa và nhỏ hoặc các khu dân cư. Do lịch sử để lại, hiện nay nước ta cấp trung áp còn dùng: 66kV, 35kV, 15kV, 10kV, 6kV … nhưng trong tương lai các cấp điện này sẽ được cải tạo, để dùng thống nhất một cấp 22kV. Cấp hạ áp:380/220V gồm: - Mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp. - Mạng điện 1 pha hai dây và 1 pha 3 dây.
Về hình thức và cấu trúc của trạm biến áp, TBA được chia thành trạm ngoài trời, trạm trong nhà.2 Phân loại trạm biến áp 1.1 Trạm biến áp ngoài trời Ơ loại TBA này, các thiết bị điện như: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, thanh góp …đều đặt ngoài trời. Phần phân phối phía trung áp có thể đặt ngoài trời, trong nhà hoặc các tủ chuyên dùng. Phần phân phối hạ áp thường đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ chuyên dùng chế tạo sẵn. TBA ngoài trời thích hợp cho các trạm tăng áp, trạm giảm áp và các TBA trung gian có công suất lớn, có đủ điều kiện về đất đai để đặt các trang thiết bị.
Các TBA ngoài trời tiết kiệm được rất nhiều về kinh phí xây dựng, nên được khuyến khích dùng nếu có điều kiện.2 Trạm biến áp trong nhà Ơ loại TBA này, các thiết bị điện như: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, thanh góp … để đặt trong nhà. Ngoài ra vì điều kiện chiến tranh, bảo đảm mỹ quan thành phố, người ta còn xây dựng những TBA ngầm. Loại trạm này khá tốn kém trong xây dựng, vận hành, bảo quản. 15 Trong thực tế cần căn cứ vài địa hình, môi trường làm việc, công suất trạm, tính chất quan trọng của phụ tải, môi trường mỹ quan và kinh phí đầu tư mà chọn loại trạm cho phù hợp.3 CÁC TRẠM BIẾN ÁP THƯỜNG GẶP 1.1 Trạm treo Trạm treo (hình 1.1) là kiểu trạm toàn bộ các thiết bị cao áp, hạ áp, máy biến áp được đặt trên cột.
Máy biến áp thường là loại một pha hoặc tổ 3 máy biến áp 1 pha. Tủ hạ áp có thể đặt trên cột cạnh máy biến áp hay trong nguồn phân phối xây dựng dưới đất. Trạm treo có ưu điểm là tiết kiệm đất, thích hợp cho trạm công cộng đô thị, trạm biến áp cơ quan. Trạm treo, máy biến áp thường là 1 pha hoặc 3 pha.
Để đảm bảo an toàn chỉ cho phép dùng trạm treo cho cở máy có công suất 250 kVA , 3 x 75 kVA … với cấp điện áp (15 - 22) / 0,4 kV, phần đo đếm được trang thiết bị hạ áp. Tuy nhiên loại trạm này làm mất mỹ quan thành phố nên về lâu dài loại trạm này không được khuyến khích dùng ở đô thị.1 Trạm biến áp treo 17 1.2 Trạm nền Trạm nền thường được dùng ở những nơi có điều kiện đất đai như ở vùng nông thôn, cơ quan, xí nghiệp vừa và nhỏ. Đối với trạm nền, thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp thường là tổ 3 máy biến áp 1 pha hay 1 máy biến áp 3 pha đặt trên bệ xi măng dưới đất, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà. Xung quanh trạm có xây tường rào bảo vệ (hình 12) Đường dây đến có thể là cáp ngầm hay đường dây trên không, phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp.2 Trạm biến áp nền 1.3Trạm giàn Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp đều được đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột (hình 1.
18 Trạm được trang bị 3 máy biến áp 1 pha (3 x 75 kVA) hay 1 biến áp 3 pha ( nhỏ hơn hoặc bằng 400 kVA), cấp điện áp ( 15 - 22) kV / 0,4 kV. Phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp. Tủ phân phối hạ áp đặt trên giàn giữa hai cột, đường dây đến có thể là đường dây trên không hay đường dây cáp ngầm Trạm giàn thường cung cấp điện cho khu dân cư hay các phân xưởng. Biến áp 3 pha (Gồm 3 tổ máy biến áp 1 pha) Hình 1.3 Trạm biến áp giàn 1.4 Trạm kín Trạm kín là loại trạm mà các thiết bị điện và máy biến áp được đặt trong nhà (hình 1.
Trạm kín thường được phân làm trạm công cộng và trạm khách hàng: - Trạm công cộng thường đặt ở khu đô thị hóa, khu dân cư mới đảm bảo mỹ quan và an toàn cho người sử dụng. 19 - Trạm khách hàng thường được đặt trong khuôn viên của khách hàng, khuynh hướng hiện nay là sử dụng bộ mạch vòng chính (Ring Main Unit) thay cho kết cấu thanh cái, cầu dao, có bợ chì và cầu chì ống để bảo vệ máy biến áp có công suất nhỏ 1000 kVA. Trạm kín cần dùng 3 phòng: phòng đặt thiết bị cao áp, phòng đặt máy biến áp, phòng đặt thiết bị phân phối hạ áp và được dùng ở những nơi cần an toàn, nơi nhiều khí bụi và nơi có hóa chất ăn mòn. Đối với trạm kín cáp vào và ra thường là cáp ngầm, các cửa thông gió đều phải có lưới để chống chim, rắn, chuột và có hố dầu sự cố.4 Trạm biến áp kín Chương 2: ĐỒ THỊ PHỤ TẢI-TÍNH TOÁNCÁC HỆ SỐ Tmax, τmax 2.1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 2.1 Định nghĩa Mức tiêu thụ điện năng luôn luôn thay đổi theo thời gian.
Qui luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải. Trục tung của đồ thị có thể biểu diễn: công suất tác dụng, công suất phản khảng, công suất biểu kiến ở dạng đơn vị có tên hay tương đối. Còn trục hoành biểu diễn thời gian. Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất, theo thời gian, theo địa dư 20 - Theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản kháng và đồ thị phụ tải công suất biểu kiến.
- Theo thời gian có đồ thị phụ năm, đồ thị phụ tải ngày … - Theo địa dư có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện hay TBA, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ. Đồ thị phụ tải rất cần cho thiết kế và vận hành HTĐ. Khi biết đồ thị của toàn hệ thống có thể phân bố tối ưu công suất cho nhà máy điện trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu … Đồ thị phụ tải này của nhà máy hay TBA dùng để chọn dung lượng máy biến áp (MBA), tính toán tổn thất điện năng trong MBA, chọn sơ đồ nối dây … 2.2 Cách xác định đồ thị phụ tải hằng ngày theo %Smax Đồ thị phụ tải ngày vẽ Watt kế tự ghi là chính xác nhất, nhưng cũng có thể vẽ theo phương pháp từng điểm, nghĩa là cứ sau một khoảng thời gian ghi lại chỉ số phụ tải rồi nối lại thành đường gấp khúc (hình 2. Phương vẽ theo từng điểm tuy không chính xác nhưng trong thực tế vẫn dùng phổ biển.
Để tính toán thuận tiện thường biến đường gấp khúc thành dạng bậc thang nhưng phải đảm bảo hai điều kiện: - Diện tích giới hạn bởi đường biểu diễn hình bậc thang với trục tọa độ phải bằng đúng diện tích giới hạn bởi đường biểu diễn gấp khúc với trục tọa độ. - Điểm cực đại và cực tiểu trên cả hai đường biểu diễn vẫn không thay đổi.3 Vẽ đồ thị phụ tải theo số liệu ban đầu đề SỐ LIỆU BAN ĐẦU: Giờ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 %Smax 40 50 60 70 70 80 80 100 100 60 80 40 Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 %Smax 40 40 50 60 70 90 90 80 80 60 50 40 BẢNG 1.1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY DẠNG BẬC THANG %S max 100 90 80 70 60 50 40 30 20 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 T(giôø) 22 Hình 2.2 : Đồ thị phụ tải ngày dạng bậc thang 2.
