Thiết kế trạm biến áp Tân Thới Hiệp :Đồ án tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TÂN THỚI HIỆP

SINH VIÊN : TRẦN MỸ NGỌC

MSSV : 16077821

SINH VIÊN : NGUYỄN TRỌNG HIẾU

MSSV : 16071951

LỚP : DHDI12AVL

GVHD : THS. NGUYỄN QUÂN

TP. HCM, NĂM 2017

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế trạm biến áp

GVHD: ThS.Nguyễn Quân Trang - 1 - SVTH: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài:

(1): Trần Mỹ Ngọc, MSSV: 16077821.

(2): Nguyễn Trọng Hiếu, MSSV: 16071951.

2. Tên đề tài:

Thiết kế trạm biến áp 110kV Tân Thới Hiệp.

3. Nội dung:

Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp, chọn phƣơng án thiết kế và phƣơng

án sơ đồ trạm sơ đồ nối điện.

Tính toán chọn máy biến áp cho phƣơng án đã chọn, chọn khí cụ điện và

các phần tử dẫn điện.

Tổng kết phƣơng án thiết kế.

Thiết kế hệ thống chống sét và nối đất.

4. Kết quả

Thông qua đề tài, chúng em đã hiểu đƣợc trình tự thiết kế một trạm

biến áp, cách lắp đặt và lựa chọn thiết bị bảo vệ cho trạm, các kiểu nối đất và

chống sét cho trạm. Các vấn đề về kinh tế kỹ thuật trong lắp đặt và vận hành

trạm biến áp.

Giảng viên hƣớng dẫn

Ths. Nguyễn Quân

Tp. HCM, ngày tháng năm 20..

Sinh viên: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế trạm biến áp

GVHD: ThS.Nguyễn Quân Trang - 2 - SVTH: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế trạm biến áp

GVHD: ThS.Nguyễn Quân Trang - 3 - SVTH: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..............................................................1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN .........................................................2

MỤC LỤC.......................................................................................................................3

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................5

Chƣơng 1 ........................................................................................................................6

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP............................................................................6

1.1 Giới thiệu hệ thống điện ......................................................................................6

1.2 Trạm biến áp ........................................................................................................6

1.2.1 Theo điện áp...................................................................................................6

1.2.2 Theo địa dƣ ....................................................................................................6

1.3 Cấu trúc của trạm biến áp ..................................................................................6

1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp.....................................................6

1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm............................................7

1.4 Yêu cầu khi thiết kế .............................................................................................7

Chƣơng 2 ........................................................................................................................8

PHỤ TẢI ĐIỆN..............................................................................................................8

2.1 Khái niệm: ............................................................................................................8

2.2 Đồ thị phụ tải: ......................................................................................................9

2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải....................................................................................10

2.4 Xác định

T max

, max

......................................................................................11

Chƣơng 3 ......................................................................................................................13

CÁC PHƢƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM ..........................................................................13

3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc .............................................................................13

3.2 Các phƣơng án chọn sơ đồ cấu trúc................................................................13

3.3 Phân tích ƣu khuyết điểm của từng phƣơng án: ...........................................13

3.3.1 Phƣơng án 1:...............................................................................................13

3.3.2 Phƣơng án 2:...............................................................................................14

3.3.3 Phƣơng án 3:...............................................................................................14

3.4 Lựa chọn phƣơng án.........................................................................................15

Chƣơng 4 ......................................................................................................................16

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƢƠNG ÁN ..........16

4.1 Chọn máy biến áp .............................................................................................16

4.1.1 Khái niệm chung:.......................................................................................16

4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm Tân Thới Hiệp...........................17

4.2 Sơ đồ nối điện cho các phƣơng án...................................................................20

4.2.1 Khái niệm....................................................................................................20

4.2.2 Một số sơ đồ nối điện cơ bản.....................................................................21

4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phƣơng án...................................................23

Chƣơng 5 ......................................................................................................................24

TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO

CÁC PHƢƠNG ÁN.....................................................................................................24

5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch......................................................................24

5.1.1 Khái niệm....................................................................................................24

5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch ................................................24

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế trạm biến áp

GVHD: ThS.Nguyễn Quân Trang - 4 - SVTH: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

5.1.3 Phƣơng pháp tính ngắn mạch...................................................................24

5.1.4 Tính toán ngắn mạch cho trạm.................................................................26

5.2 Chọn máy cắt cho các phƣơng án....................................................................31

5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt ..........................................................31

5.2.2 Chọn máy cắt cho các phƣơng án..............................................................32

Chƣơng 6 ......................................................................................................................37

TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA ................................................................37

TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ

.......................................................................................................................................37

6.1 Tổn thất điện năng trong MBA .......................................................................37

6.1.1 Khái niệm....................................................................................................37

6.1.2 Tổn thất điện năng trong MBA 3 pha 2 cuộn dây ..................................37

6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phƣơng án .............................................38

6.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật ...............................................................................39

6.2.1 Khái niệm....................................................................................................39

6.2.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật, so sánh các phƣơng án:...............................39

6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phƣơng án.........................................41

6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phƣơng án..............................................................42

Chƣơng 7 ......................................................................................................................44

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN...............................................44

7.1 Khái niệm chung ...............................................................................................44

7.2 Lựa chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện ...................................................44

7.2.1 Chọn máy cắt...............................................................................................44

7.2.2 Chọn dao cách ly ........................................................................................45

7.2.3 Chọn thanh dẫn – thanh góp.....................................................................46

7.2.4 Chọn sứ cách điện ......................................................................................52

7.2.5 Chọn cáp điện lực........................................................................................54

7.2.6 Chọn máy biến dòng điện..........................................................................57

7.2.7 Chọn máy biến điện áp ..............................................................................60

7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm ..............................................................64

Chƣơng 8 ......................................................................................................................66

TỔNG KẾT PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ....................................................................66

8.1 Sơ đồ cấu trúc....................................................................................................66

8.2 Máy biến áp chính của trạm ............................................................................66

8.3 Sơ đồ nối điện ....................................................................................................66

8.4 Dòng điện ngắn mạch .......................................................................................67

8.5 Máy cắt...............................................................................................................67

8.6 Tổn hao, chi phí tính toán ................................................................................68

8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện............................................................................68

8.7.1 Dao cách ly 110KV......................................................................................68

8.7.2 Thanh góp- thanh dẫn ...............................................................................68

8.7.3 Sứ cách điện................................................................................................69

8.7.4 Cáp điện lực ................................................................................................69

8.7.5 Máy biến dòng điện....................................................................................70

8.7.6 Máy biến điện áp ........................................................................................70

8.8 Máy biến áp tự dùng.........................................................................................71

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................72

LỜI CẢM ƠN................................................................................................................73

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế trạm biến áp

GVHD: ThS.Nguyễn Quân Trang - 5 - SVTH: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển của xã hội, con ngƣời luôn tìm mọi cách khai thác tự

nhiên để phục vụ cho nhu cầu trong cuộc sống của mình. Ngày nay, nền kinh tế nƣớc

ta đang trên đƣờng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế, điện năng đóng vai trò quan

trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nƣớc. Nhu cầu dùng điện và

lƣợng điện năng tiêu thụ đƣợc không ngƣng thay đổi và tăng nhanh trong các ngành

công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc…Điện năng càng giữ

vai trò chủ đạo đóng góp giá trị không nhỏ cho ngân sách nhà nƣớc. Trong những năm

qua ngành điện Việt Nam đã đạt những thành tựu to lớn, cơ bản đáp ứng đƣợc nhu cầu

điện năng cửa nền kinh tế quốc dân với tốc độ tăng trƣởng bình quân 15% năm. Qua

đó chúng ta thấy rằng việc sản xuất điện năng là vấn đề quan trọng, cần đƣợc quan tâm

và chú trọng nhiều hơn. Ở nƣớc ta, điện năng hầu hết đƣợc sản xuất ở những nhà máy

nhiệt điện , thủy điện có công suất lớn nhƣ : Thủy điện Hòa Bình , thủy điện Đa Nhim

, thủy điện Trị An , nhiệt điện Phú Mỹ , nhiệt điện Phả Lại ...

Các nhà máy thủy điện thì đƣợc xây dựng ở những vùng có vị trí địa lý thuận

lợi cho việc xây dựng nhà máy thủy điện , còn các nhà máy nhiệt điện thì đƣợc xây

dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu, nhƣng hộ tiêu thụ thì không chỉ là những hộ ở

xung quanh nhà máy.Vấn đề đặt ra là làm sao truyền tải đƣợc điện năng từ các nhà

máy điện đến các hộ tiêu thụ một cách liên tục, an toàn và kinh tế nhất. Vì vậy, nhóm

em chọn đề tài thiết kế trạm biến áp 110kV/22kV.

Dù đã rất cố gắng nhƣng do kiến thức và thời gian có hạn nên đồ án thiết kế này

sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy mong quý thầy cô va các bạn tận tình góp

ý để đồ án thiết kế đƣợc hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy

Nguyễn Quân đã nhiệt tình hƣớng dẫn đồ án thiết kế này.

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế trạm biến áp

GVHD: ThS.Nguyễn Quân Trang - 6 - SVTH: Trần Mỹ Ngọc

Nguyễn Trọng Hiếu

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Giới thiệu hệ thống điện

- Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lƣợng, bao gồm các nhà máy

điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện.

- Điện năng đƣợc sản xuất ở nhà máy đƣợc truyền tải và phân phối đến nhà tiêu

thụ bằng dây dẫn. Trong quá trình truyền tải điện có phát sinh tổn thất trên đƣờng dây

nên trƣớc khi truyền đi xa phải đƣa lên điện cao áp để truyền tải và hạ xuống thấp ở

điện áp tƣơng ứng để đƣa đến phụ tải. Do đó trạm biến áp là một phần không thể thiếu

trong hệ thống điện.

1.2 Trạm biến áp

Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác tuỳ theo yêu

cầu, trạm biến áp còn là nơi phân phối điện năng đến các phụ tải.

Ngƣời ta phân loại trạm theo:

1.2.1 Theo điện áp

- Trạm biến áp tăng: đặt ở các nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng từ cấp điện áp

máy phát lên cấp điện áp truyền tải.

- Trạm biến áp hạ áp: đặt gần ở các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện

áp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu của phụ tải.

- Trạm biến áp trung gian: làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lƣới điện khác nhau.

1.2.2 Theo địa dƣ

Trạm biến áp khu vực: đƣợc cấp điện từ mạng chính cung cấp cho các khu vực lớn:

thành phố, khu công nghiệp…

Trạm biến áp địa phƣơng: đƣợc cấp điện từ mạng phân phối cấp điện cho các địa

phƣơng, nhà máy xí nghiệp nhỏ…

1.3 Cấu trúc của trạm biến áp

1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp

- Máy biến áp(MBA) trung tâm

- Hệ thống thanh cái, dao cách ly

- Hệ thống bảo vệ rơle

- Hệ thống chống sét nối đất