Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương V: Lựa chọn máy biến áp

1 
CHƯƠNG V 
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 
14/04/2014 
2 
5.1 Lưu ý 
 Số lượng máy biến áp trong trạm phụ thuộc 
vào yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện. 
 Đưa ra các phương án có tính đến khả năng 
quá tải ở chế độ bình thường và sự cố. 
 Chọn phương án tối ưu theo phân tích kinh tế 
kỹ thuật . 
 Trạm biến áp phải nằm gần tâm phụ tải. 
14/04/2014 
3 
5.2 Trình tự chọn MBA 
1.Xác định số lượng trạm biến áp 
2.Xác định kiểu trạm biến áp , loại MBA 
3.Xác định công suất và số lượng MBA 
4.Xác định vị trí lắp đặt và cách đi dây 
Lựa chọn dạng MBA, thông số của trạm hay vị trí 
lắp đặt phụ thuộc vào giá trị và tính chất cũng như 
vị trí của phụ tải. 
14/04/2014 
4 
a. Lựa chọn dạng trạm hạ áp 
Theo số lượng máy biến áp 
 trạm một, hai hay ba máy biến áp. 
1. Trạm một MBA cung cấp cho phụ tải loại 3 và một 
phần phụ tải loại 2, cho phép mất điện trong thời 
gian sửa chữa thay thế MBA. 
14/04/2014 
5 
2. Phụ tải loại 1 và loại 2 cần phải cung cấp từ trạm hai 
MBA . 
 Nếu phần lớn là phụ tải loại 1 thì phải sử dụng thiết bị 
chuyển đổi nguồn tự động (ATS), 
 Nếu phần lớn là phụ tải loại 2 thì có thể sử dụng thiết bị 
chuyển đổi nguồn bằng tay. 
14/04/2014 
a. Lựa chọn dạng trạm hạ áp 
6 
 a. Lựa chọn dạng trạm hạ áp 
 Trạm hạ áp ba MBA cung cấp cho phụ tải đặc biệt quan 
trọng có thể sử dụng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. 
 Khi có tải công suất rất lớn 
 Khi cần cung cấp riêng biệt cho hệ thống chiếu sáng 
14/04/2014 
7 
b. Chọn công suất MBA 
 Công suất định mức MBA (SđmMBA) được chế tạo theo gam 
chuẩn : 50,100,160, 250, 315 , 400, 500(560), 630, (750) 800, 
1000,1250, 1600, 1800, 2000, 2500kVA 
 SđmMBA được chọn theo 
 Loại phụ tải 
 Phụ tải cực đại 
 Thời gian làm việc ; đồ thị phụ tải (nếu có) 
 Giá trị tổn hao công suất 
 Nên chọn ít cấp công suất MBA nhất trong nhà máy 
14/04/2014 
8 
b. Chọn công suất MBA 
 SđmMBA được khuyến cáo chọn theo suất công suất trên 
đơn vị diện tích khi Stt >630 Kva 
14/04/2014 
Σ
tt
F
S
=σ
9 
c. Chọn số lượng MBA 
 Số lượng MBA được lựa chọn theo phương án kinh tế kỹ 
thuật có tính đến bù công suất phản kháng 
Khi so sánh phương án kinh tế kỹ thuật không tính toán 
đến sự thay đổi tổn hao điện năng trong máy biến áp và sự 
thay đổi giá thành của lưới điện. 
Nên chọn phương án có số máy biến áp nhỏ nhất khi chỉ 
tiêu về kinh tế như nhau 
Nên chọn một dạng MBA có cùng đặc tính và cùng công 
suất để thuận tiện trong vận hành và sửa chữa máy biến áp 
14/04/2014 
10 
Trình tự chọn số lượng MBA 
 Xác định số MBA lớn nhất và nhỏ nhất 
 khi Stt> 630 KVA 
14/04/2014 
Stt – công suất tính toán của nhà máy. 
Kt – hệ số mang tải của máy biến áp phụ thuộc vào yêu cầu 
về độ tin cậy cung cấp điện 
SđmMBA – công suất định mức MBA chọn theo mật độ công 
suất trên một đơn vị diện tích. 
đmMBAt
ttsaubù
minMBA
SK
S
=N
đmMBAt
tttruocbù
maxMBA
SK
S
=N
Kt= 0.6 - 0.7 nếu phụ tải loại 1 chiếm đa số 
Kt= 0.7- 0.8 nếu phụ tải loại 2 chiếm đa số 
Kt= 1 nếu phụ tải loại 3 chiếm đa số. 
11 
 Xác định chi phí khi số MBA là nhỏ nhất, và lớn nhất 
Trình tự chọn số lượng MBA 
MBAmin_MBAHA_BUHA_BUCA_BU_TUCA_BU1 C*N+QC+QC=KΣ
MBAmax_MBA2 C*N=KΣ
Số lượng máy biến áp lớn nhất và nhỏ nhất tìm được được 
làm tròn đến số lớn gần nhất và so sánh các phương án 
theo các chỉ số kinh tế. 
 So sánh chi phí trong các phương án 
12 
Chọn số lượng và SđmB theo IEC 
14/04/2014 
Tham số MBA - Đặc tính điện 
CS định mức (Sđm) : CS biểu kiến (kVA) phụ thuộc tham 
số thiết kế và cấu trúc MBA. 
Tần số : 50 Hz 
UđmS và UđmT (UđmT =U20) 
Mức cách điện định mức ứng với khả năng chịu kiểm 
tra quá điện áp ở tần số công nghiệp và mức cách điện 
xung từ thí nghiệm phóng điện sét mô phỏng . 
13 
Đầu phân áp không tải : 2.5% và 5% so với Uđm ứng với 
cuộn có Uđm cao nhất . 
Tổ đấu dây : sao, tam giác . Kí hiệu này được đọc từ trái 
sang phải , kí tự đầu tiên ứng với tổ đấu dây cuộn cao áp , kí 
hiệu kế ứng với cấp điện áp cao kế ,v v . 
Kí hiệu tổ đấu dây phía cao thế viết chữ in hoa 
D= delta ; Y= star ; Z= interconnected-star (or zigzag) 
N= neutral connection brought out to a terminal 
Kí hiệu tổ đấu dây phía hạ thế và cuộn phụ viết chữ 
thường 
d= delta ; y= star ; z= interconnected-star (or zigzag) 
n= có đầu nối dây trung tính 
14 
Chọn công nghệ chế tạo 
14/04/2014 
Cách điện máy biến áp ứng với Ucao thế 
Chất lỏng (mineral oil) 
Rắn (epoxy resin and air) 
Loại lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời 
 Cao độ (<= 1 000 m là tiêu chuẩn ) 
Temperature (IEC 60076-2) 
Maximum ambient air: 40 C 
Daily maximum average ambient air: 30 C 
Annual maximum average ambient air: 20 
15 
Kỹ thuật cách điện 
Dry type (cast in resin) 
Liquid filled (oil-immersed ) 
Máy biến áp khô 
Tiêu chuẩn IEC 60076-11 khuyến cáo chọn loại MBA 
khô khi : 
Môi trường cấp độ E2 ( thường xuyên có hơi 
nước ngưng tụ hoặc có mức ô nhiễm cao) 
Điều kiện khí hậu loại B2 (nhiệt độ có thể giảm 
đến -25 C) 
Chống cháy ( MBA có nguy cơ cháy thấp và có 
khả năng tự dập lửa với thời gian cho trước ) 
16 
Liquid-filled transformers _ Máy biến áp dầu 
Chất lỏng cách điện / làm mát dùng trong MBA 
thường là dầu khoáng chất . 
Dầu khoáng chất được định nghĩa theo IEC 60296. 
 Do dễ cháy , biện pháp an toàn bắt buộc áp dụng 
đặc biệt là trạm trong nhà. Bộ DGPT (Detection of Gas, 
Pressure and Temperature) được sử dụng bảo vệ máy 
biến áp dầu. Khi có tình trạng làm việc không bình thường 
, DGPTđiều khiển cắt nhanh nguồn trung thế trước khi 
trạm bị nguy hiểm . 
17 
Máy biến áp khô hoặc dầu , SB  10 MVA có thể chọn một 
trong hai công nghệ này. 
Điều kiện chọn phụ thuộc vào các điều kiện : 
Đảm bảo an toàn cho người ở gần máy biến áp theo qui 
định của quốc gia và khuyến cáo của cơ quan quản lý 
Xem xét yếu tố về kinh tế , kể đến các ưu điểm của từng 
loại công nghệ 
Chọn công nghệ 
18 
Dry-type transformer: 
MBA khô bắt buộc sử dụng ở nhà chung cư cao tầng ở vài quốc 
gia 
MBA khô không cần những ràng buộc về điều kiện lắp đặt 
Transformers with liquid insulation: 
 MBA dầu thường bị cấm dùng ở chung cư cao tầng . 
Tùy theo loại dầu cách điện , các điều kiện về cấm lắp đặt , bảo 
vệ chống cháy sẽ thay đổi tương ứng 
Các qui định ảnh hưởng đến chọn công nghệ 
19 
Các loại dầu cách điện 
20 
Chọn công suất định mức MBA tối ưu 
Trạm có một MBA ,chọn SđmMBA > Stt 
Dẫn đến : 
Tăng cao vốn đầu tư và tăng cao tổn hao không tải 
 Có thể giảm thấp tổn hao có tải . 
Áp dụng khi : 
Không có đồ thị phụ tải ngày 
Mạng có thể phát triển phụ tải 
Ví dụ Stt=503 Kva chọn SđmMBA= 630 Kva 
21 
Chọn SđmMBA < Stt 
Dẫn đến : 
Giảm hiệu suất khi đầy tải , ( hiệu suất cao nhất khi hệ số Kt 
= 50% - 70% ) không thể đạt được chế độ tải tối ưu . 
Khi bị quá tải kéo dài có thể dẫn đến 
Cách điện các cuộn dây giảm thấp và trong vài trường hợp 
có thể bị hỏng cách điện khiến MBA bị hư hỏng . 
Đối với mạng điện , quá nhiệt MBA có thể khiến relay bảo 
vệ tác động cắt máy cắt. 
22 
Chọn SđmMBA < Stt 
Khi có đồ thị phụ tải ngày ( S=f(t)) của nhà máy hoặc công 
trình dân dụng sử dụng điện : chọn SđmMBA theo điều kiện 
quá tải thường xuyên 
Công suất quá tải : 
S2=Sqt=423 Kva 
Công suất đẳng trị S1=Sđt 10 giờ sau hoặc trước quá tải 
Kva38,368=
10
1.296+8.380+1.338
=
10
tS
=S
222
n
1
i
2
i
1
Ví dụ Chọn 
SđmB<Stt=Smax=423 Kva 
23 
0575,1=
400
423
=
S
S
=K
đmB
2
2
92,0=
400
38,368
=
S
S
=K
đmB
1
1
Chọn SđmMBA theo điều kiện quá tải thường xuyên 
Kiểm tra điều kiện quá tải thường xuyên sử dụng đường 
cong quá tải cho phép do nhà sản xuất MBA cung cấp : 
 tquá tải =5h , K1=0,92 , K2cp =1,06 , vậy Sđm B =400Kva được 
chọn và đảm bảo MBA vận hành thường xuyên mà không 
giảm tuổi thọ . 
24 
Vận hành song song các MBA 
Chỉ lắp hai hoặc nhiều hơn MBA song song khi : 
Tải phát triển vượt quá khả năng tải của máy hiện hữu 
Độ cao công trình không đủ để lắp máy lớn 
Nâng cao tính liên tục cấp điện ( xác suất hai MBA cùng 
bị sự cố một lúc rất thấp ) 
Do qui định về cỡ SđmB chung cho toàn mạng điện 
25 
Chọn SđmB(kVA) trạm có nhiều MBA giống nhau vận 
hành song song theo điều kiện quá tải sự cố 
Nguyên tắc : để đảm bảo tính liên tục cấp điện , khi hư 1 MBA 
các máy còn lại làm việc ở chế độ quá tải sự cố theo điều kiện : 
Kqtsc.SđmB Slvmax=Stt 
Kqtsc.=1,3 : MBA làm việc trong nhà 
Kqtsc.=1,4 : MBA làm việc ngoài trời 
Ví dụ : Stt=1950 Kva : Chọn 2 MBA ; phụ tải loại 2 chiếm đa 
số , Kqtsc=1,3 
SđmB Slvmax /Kqtsc=1950/1,3=1500Kva 
Kiểm tra chọn số lượng MBA : Kt= 0.7 
NMBA 1950/0,7.1500 =1,85  chọn 2 MBA 
26 
Bài tập1 
MBA 22/0,4 (kV) cấp điện cho các phụ tải sau : 
1. Tính phụ tải tính toán cho trạm khi Kđt=0,85 
2. Chọn số lượng MBA , SđmMBA trước bù . 
3. Giả sử lắp tụ bù tại hạ thế của trạm để cos=0,92 . Chọn 
lại SđmMBA . Kết luận so với kết quả câu 2 . 
Phụ tải Ptt(kW) Qtt(kVar) 
Tủ động lực 1 245 200 
Tủ động lực 2 190 150 
Tủ chiếu sáng 60 50 
Tủ điện sinh hoạt 100 75 
27 
MBA 22/0,4 (kV) cấp điện cho các phụ tải sau : 
1. Tính phụ tải tính toán cho trạm khi Kđt=0,8 
2. Chọn số lượng MBA , SđmMBA trước bù . 
3. Giả sử lắp tụ bù tại hạ thế của trạm để cos=0,95 . Chọn 
lại SđmMBA . Kết luận so với kết quả câu 2 . Biết phụ tải 
chủ yếu loại 2 . MBA đặt trong trạm có mái che . 
Bài tập 2 
Phụ tải Ptt(kW) Qtt(kVar) 
Tủ phân phối 1 845 600 
Tủ phân phối 2 1000 850 
Tủ chiếu sáng 260 150 
Tủ điện sinh hoạt 200 175