Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV 40 MW tại xã Ngọc Sơn, Gia Lộc, Hải Dương

Khóa luận tốt nghiệp thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV 40 MW tại xã Ngọc Sơn, Gia Lộc, Hải Dương, đảm bảo hiệu quả và an toàn hệ thống điện.

• Người hướng dẫn: Cô Đỗ Thị Hồng Lý
• Trường học: Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV 40 MW tại xã Ngọc Sơn, Gia Lộc, Hải Dương
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Tính cần thiết của công trình xây dựng trạm biến áp

Việc xây dựng trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV 40 MW tại xã Ngọc Sơn, Gia Lộc, Hải Dương là một yêu cầu cấp thiết trong bối cảnh hiện nay. Nhu cầu điện năng ngày càng tăng cao, đặc biệt trong các lĩnh vực công nghiệp và sinh hoạt. Hệ thống điện hiện tại của xã đã xuống cấp nghiêm trọng, không đáp ứng được nhu cầu sử dụng của người dân. Theo thống kê, điện áp cuối nguồn tại các hộ tiêu thụ chỉ đạt khoảng 60V đến 100V, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống sinh hoạt. Việc xây dựng trạm biến áp mới sẽ giúp cải thiện chất lượng điện năng cung cấp, giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Đặc biệt, trạm biến áp này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối điện cho các khu vực công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt, từ đó thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của địa phương.

II. Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp

Trạm biến áp là một công trình quan trọng trong hệ thống điện. Nó có chức năng chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác, đảm bảo cung cấp điện năng ổn định cho các phụ tải. Trạm biến áp được phân loại theo nhiều tiêu chí, trong đó có phân loại theo điện áp và theo địa lý. Trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV sẽ kết nối giữa các lưới điện có điện áp khác nhau, từ đó đảm bảo việc phân phối điện năng hiệu quả. Hệ thống điện tại xã Ngọc Sơn hiện đang sử dụng các cấp điện áp như 110 kV, 35 kV và 22 kV, cho thấy sự cần thiết phải có một trạm biến áp mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dân và các hoạt động sản xuất.

III. Tình hình kinh tế xã hội

Xã Ngọc Sơn có nền kinh tế chủ yếu dựa vào nông nghiệp, nhưng trong những năm gần đây, nhờ vào việc chuyển đổi cơ cấu kinh tế, đời sống của người dân đã được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng điện năng trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt ngày càng tăng. Theo số liệu thống kê, tổng giá trị sản xuất của huyện Gia Lộc đã tăng trưởng mạnh mẽ, cho thấy sự phát triển kinh tế tích cực. Việc xây dựng trạm biến áp sẽ không chỉ đáp ứng nhu cầu điện năng mà còn góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của người dân.

IV. Nhu cầu điện năng tính cấp thiết của công trình

Theo dự báo, nhu cầu điện năng tại tỉnh Hải Dương và huyện Gia Lộc sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới. Các số liệu cho thấy, nhu cầu phụ tải điện trong giai đoạn 2005-2015 đã tăng nhanh chóng, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp và thương mại. Việc xây dựng trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV 40 MW là cần thiết để đáp ứng nhu cầu này. Trạm biến áp sẽ giúp phân phối điện năng cho các khu vực công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt, từ đó đảm bảo sự phát triển bền vững cho địa phương. Sự đầu tư vào trạm biến áp không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

V. Tính chọn máy biến áp

Việc lựa chọn máy biến áp cho trạm biến áp trung gian 110/35/22 kV 40 MW là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế. Có hai loại máy biến áp chính là máy biến áp khô và máy biến áp dầu. Mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Máy biến áp khô thường được sử dụng trong các khu vực yêu cầu an toàn cao, trong khi máy biến áp dầu lại có chi phí thấp hơn và dễ dàng bảo trì. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của trạm biến áp, việc lựa chọn loại máy biến áp phù hợp sẽ đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu và độ tin cậy cao trong quá trình cung cấp điện năng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. TÍNH CẦN THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP .GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP .HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƢỚI ĐIỆN .3 TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI .NHU CẦU ĐIỆN NĂNG, TÍNH CẤP THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH .1 Phụ tải yêu cầu .2 Điện năng yêu cầu. TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP.

Tham số của máy biến áp. Tổ đấu dây. Quá tải máy biến áp. Tổn thất điện năng của máy biến áp.

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀCẤP ĐIỆN ÁP. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ KHÍ CỤ CHO TRẠM BIẾN ÁP. KHÁI NIỆM CHUNG. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.

XÁC ĐỊNH ĐIỂM NGẮN MẠCH TÍNH TOÁN. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 110 kV : K1. Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 22 kV : K2.

Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 35 kV : K3. Tính toán ngắn mạch tại K4. Tính toán ngắn mạch tại K5. Tính toán ngắn mạch tại K6.

Tính toán ngắn mạch tại K7. CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ KHÍ CỤ CHO TRẠM BIẾN ÁP. Chọn và kiểm tra máy cắt. Chọn và kiểm tra dao cách ly.

Chọn và kiểm tra biến áp đo lƣờng. Máy biến điện áp BU. Máy biến dòng BI. Chọn và kiểm tra chống sét van.

Chọn và kiểm tra thanh cái. Chọn và kiểm tra cao áp. Chọn và kiểm tra sứ cách điện. Chọn và kiểm tra sứ đỡ cho thanh góp.

Chọn và kiểm tra sứ treo, sứ néo cho cấp điện áp 110 kV. Sơ đồ lƣới điện chính của trạm. PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ TRẠM ĐO LƢỜNG VÀĐIỀUKHIỂN. Các dạng hƣ hỏng trong máy biến áp.

Bảo vệ máy biến áp động lực. Các phần tử của sơ đồ 4 – 1 và 4 – 2. Sơ lƣợc về nguyên lý làm việc rơ le số so lệch. 55 ơle sô 7UT513.

Phƣơng th ơle 7SJ512. 87 LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc quá trình phát triển sản xuất đƣợc nâng cao. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp dịch vụ đời sống sinh hoạt tăng trƣởng không ngừng. Xuất phát từ thực tế việc cung cấp điện cho các khu vực dân cƣ, công trình khoa học, xây dựng hay sản xuất là một vấn đề bách, đời hỏi chất lƣợng điện năng cung cấp phải tốt, giá thành rẻ và hợp lí.

Chính vì lẽ đó mà các nhà máy điện, các trạm phân phối, các trạm biến áp trung gian ngày càng phải đƣợc tăng lên để có nguồn điện hợp lí đến tổng khu vực, trong nhà máy, hộ tiêu thụ. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế, kỹ thuật trong thiết kế xây dựng và vận hành chúng mang lợi ích cho sự phát triển của ngành điện hiện nay. Đƣợc sự phân công của bộ môn Điện- Điện Tử, trƣờng ĐHDL Hải Phòng. Với sự hƣớng dẫn của Cô Đỗ Thị Hồng Lý, em thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22 KV – 40 MW xã Ngọc Sơn – Gia Lộc – Hải Dƣơng”.

Đề tài gồm 5 chƣơng: Chƣơng 1: Tính cần thiết của công trình xây dựng trạm biến áp. Chƣơng 2: Tính chọn máy biến áp. Chƣơng 3: Tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị khí cụ cho trạm biến áp. Chƣơng 4: Phƣơng thức bảo vệ trạm đo lƣờng và điều khiển.

Chƣơng 5: Hệ thống nối đất của trạm. 1 CHƢƠNG 1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP 1.GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp là một công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác. Trạm biến áp đƣợc phân loại theo điện áp, theo địa dƣ. + Theo điện áp, trạm biến áp có thể là trạm tăng áp, cũng có thể là trạm hạ áp, hay trạm trung gian: - Trạm tăng áp thƣờng đặt ở các nhà máy điện, làm nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên điện áp cao hơn để tải điện năng đi xa.

- Trạm hạ áp thƣờng đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp hơn thích hợp với các hộ tiêu thụ điện - Trạm biến áp trung gian chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lƣới điện có cấp điện áp khác nhau + Theo địa dƣ, trạm biến áp đƣợc phân loại thành trạm biến áp khu vực và trạm biến áp địa phƣơng: - Trạm biến áp khu vực đƣợc cung cấp điện từ mạng điện khu vực (mạng điện chính) của hệ thống điện để cung cấp cho một khu vực lớn hơn bao gồm: Thành Phố, các khu vực công nghiệp v.v… Điện áp của trạm khu vực phía sơ cấp là 110 KV, 220 KV, còn phía thứ cấp là: 35 KV, 22 KV, 15 KV, 10 KV hay 6 KV. - Trạm biến áp địa phƣơng là những trạm biến áp đƣợc cung cấp điện từ mạng phân phối, mạng địa phƣơng của hệ thống điện cấp cho từng xí nghiệp, hay trực tiếp cấp cho hộ tiêu thụ với điện áp thứ cấp thấp hơn. - Ở các phía cao và hạ áp của trạm biến áp có các thiết bị phân phối cao áp và thiết bị phân phối hạ áp. Thiết bị phân phối có nhiệm vụ nhận điện năng từ một số nguồn cung cấp và phân phối điện đi các nơi khác qua các đƣờng 2 dây tải điện.

Trong thiết bị phân phối có các khí cụ đóng cắt, điều khiển, bảo vệ, đo lƣờng v.v… Hiện nay nƣớc ta đang sử dụng các cấp điện áp sau: 1.1 Cấp cao áp + 500 KV dùng cho hệ thống điện Quốc Gia nối liền ba vùng Bắc Trung Nam. + 220 KV dùng cho mạng điện khu vực. + 110 KV dùng cho mạng điện phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn.2 Cấp trung áp 22 KV trung tính nối đất trực tiếp, dùng cho mạng điện địa phƣơng cung cấp cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cƣ.3 Cấp hạ áp +380/220Vdùng trong mạng hạ áp, trung tính nối đất trực tiếp. Do lịch sử để lại hiện nay nƣớc ta cấp trung áp còn dùng 66, 35, 15, 10 và 6 KV.

Nhƣng trong tƣơng lai các cấp điện áp nêu trên sẽ đƣợc cải tạo để cung cấp điện áp 22 KV. Tuy có nhiều cấp điện áp khác nhau nhƣng khi thiết kế, chế tạo vận hành thiết bị điện đƣợc chia làm hai loại cơ bản: - Thiết bị điện áp có U < 1000 V - Thiết bị điện cao áp có U > 1000 V Từ sự phân chia trên sẽ dẫn đến sự khác nhau về cấu trúc, chủng loại cả các khí cụ điện, của các công trình xây dựng và cả chế độ vận hành.HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƢỚI ĐIỆN Hệ thống lƣới điện của xã đã đƣợc xây dựng từ rất lâu. Hiện nay hệ thống lƣới điện của xã rất cũ nát và xuống cấp trầm trọng. Dây dẫn chủ yếu là dây nhôm trần tiết diện 50 mm2 trở xuống, hệ thống công tơ không đồng bộ, chủ yếu sử dụng công tơ Trung Quốc, việc cải tạo xây dựng mới mng tính tƣ pháp chắp vá không có qui định cụ thể lâu dài.

Các phụ tải phân bố không tập trung, trạm biến áp đặt xa trung tâm và không đảm bảo đƣợc nhu cầu của phụ 3 tải. Dẫn đến bán kính cấp điện của đƣờng dây hạ thế dài, do đó khả năng nâng cấp điện của hệ thống có độ tin cậy thấp, thƣờng xảy ra sự cố mất điện kéo dài, tổn thất điện năng cao, điện áp cuối nguồn thấp. Điện áp giờ cao điểm của những phụ tải cuối đƣờng dây chỉ khoảng 60 V ÷ 100V. Điều này ảnh hƣởng trực tiếp đến sinh hoạt của ngƣời dân.3 TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI 1.1 Kinh tế Là một xã chuyên canh nông nghiệp,trong những năm gần đây, do làm tốt cơ cấu chuyển đổi kinh tế trong nông nghiệp, kết hợp lƣợng trẻ làm việc tại các công ty, xí nghiệp nên mức thu nhập của các hộ dân trong xã đã đƣợc nâng lên, đời sống của ngƣời dân đƣợc cải thiện đáng kể.

Mặc dù chủ yếu cuộc sống của ngƣời dân là nông nghiệp nhƣng việc áp dụng khoa học kỹ thuật đã làm giảm bớt sức lao động, nâng cao năng suất lao động. Nhu cầu sử dụng điện của ngƣời dân ngày càng cao. - Cơ cấu kinh tế : Tổng giá trị sản xuất theo toàn huyện năm 2012 đạt 757 ÷ 852 triệu đồng tăng 84% so với năm 2011. Trong đó nông nghiệp tăng 8,4% so với những năm 2012 chiếm 286110 triệu đồng tăng 11%.

Ngành công nghiệp xây dựng chiếm 286094 triệu đồng. - Tình hình sản xuất nông nghiệp: Nhìn chung sản xuất nông nghiệp thời kì 2006- 2012 đã có chuyển biến cơ cấu theo hƣớng cây lƣơng thực và cây công nghiệp ngắn ngày, diện tích ổn định sản lƣợng tăng trƣởng khá nhanh. Diện tích sản lƣợng cây lƣơng thực và cây ăn quả tăng nhanh. - Sản xuất công nghiệp và tiêu thủ công nghiệp: Nhìn chung sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp đã phát triển nhanh nhƣng thiếu vững chắc không có sự đầu tƣ phát triển những cơ sở mới, thiếu các ngành đầu tƣ công nghệ cao, lao động chủ yếu là thủ công, năng suất lao động thấp tăng bình quân trong cả giai đoạn là 12,8% năm.2 Xã hội Sự nghiệp giáo dục những năm qua của huyện đƣợc quan tâm tốt đã đạt đƣợc những thành tích đáng kể.

Các trƣờng trung học đạt tiêu chuẩn về ngành và số lƣợng giáo viên quản lý dạy học, chất lƣợng giáo dục có nhiều thay đổi về chất lƣợng, qui mô trƣờng lớp khang trang, huyện có trƣờng cấp 3, trung học, tiểu học và mẫu giáo. Toàn huyện đạt phổ cập giáo dục. Về dân số kế hoạch gia đình. Đẩy mạnh tuyên truyền dân số, giảm tỉ lệ tăng dân số tự nhiên dƣới mức 1,1%.

Phƣơng hƣớng phát triển kinh tế xã hội huyện Gia Lộc đến năm 2013: Gia Lộc là huyện có tiềm năng phát triển nông nghiệp toàn diện, có nguồn nhân lực dồi dào, phát triển kinh tế xã hội theo hƣớng công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nƣớc.NHU CẦU ĐIỆN NĂNG, TÍNH CẤP THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH Theo tổng số sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn IV do viện Năng lƣợng lập thì nhu cầu phụ tải điện tỉnh Hải Dƣơng nói chung, và Huyện Gia Lộc nói riêng, trong giai đoạn IV nhƣ sau : 1.