Đồ án 1: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV - Nguyễn Khánh Hòa

= 171(cáp đồng)
Dựa trên số liệu chọn cáp đồng 3 lõi bọc XLPE 240mm2, không có giáp bảo vệ, do Công ty Thiên Trường sản xuất:
Phương pháp lắp đặt: chôn trực tiếp dưới đất độ sâu 0.8m
Bảng 6.13. Chọn cáp dẫn từ MBA đến thanh góp 22 kV
Tiết diện (mm2)
Đường kính ngoài (mm)
Đường kính lõi (mm)
Chiều dày cách điện (mm)
Điện trở ở 200C (Ω)
Dòng điện cho phép (A)
240
81
18.1
3.4
0.14
434
Trung tính: chọn 1 cáp 1 lõi 300 mm2 cách điện XLPE của Thiên Trường
Quy cách dây: 3CU/XLPE/PVC – 3×240 + CU/XLPE/PVC - 300
Chọn dây dẫn 22kV xuất phát từ thanh cái 22kV đi đến phụ tải:
Chọn theo phương pháp dòng kinh tế, chọn dây nhôm trần, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax jkt = 1.3
Fkt=Ibtmaxjkt=3611.3=277.7 (mm2)
	=> Chọn dây AC-300 của Cadivi theo TCVN 5064-94
Bảng 6.14. Chọn dây dẫn từ thanh góp 22 kV đến phụ tải
Tiết diện chuẩn (mm2)
Thông số kỹ thuật
Dòng điện cho phép (A)
Đường kính (mm)
Điện trở ở 200C (Ω/km)
Lực kéo đứt (N)
Trọng lượng dây dẫn (kg/km)
300
22.1
0.1000
47569
793
680
Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố :
Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K1 = 0.82. K2 = 1, K3 = 0.95 (dây nằm ngang)
 Dòng cho phép : Icp = 0.82×1×0.95×680 = 529.72 (A) > Icbmax = 361 (A)
Như vậy điều kiện phát nóng khi có sự cố đã được thõa mãn
Quy cách dây trung tính AC -150
+ Số sợi chập trung tính : 1
Quy cách dây : AC - 3300+150
Cáp chọn thỏa ổn định nhiệt
Chọn tủ điện cho cấp 22 KV
Với các điều kiện:
- Dòng định mức máy cắt: Iđm ≥ Icb.max = 1451 (A)
- Dòng điện cắt định mức : Icắt đm ≥ IN2 = 13.943 (kA)
- Ổn định lực động điện: Ilđđ đm ≥ ixk = 35.492 (kA)
- Ổn định nhiệt: Int2×tnh≥BN=13.6 (kA2s)
	Chọn tủ Visax Air-Insulated switchgear 24kV của hãng Schneider, với các thông số cơ bản:
Bảng 6.15. Chọn tủ điện cấp 22 kV
Uđm (kV)
Iđm 
(Thanh cái) 
(A)
Máy cắt
Iđm (CB) (A)
Icắtđm (kA)
Ilđđ (kA)
Inh/t (kA/s)
24
2500
2000
25
63
25/1
Bảng 6.16. Tổng kết chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Cấp điện áp
Tên phần tử
Loại
Nước/hãng sản xuất
110 kV
Dây dẫn từ hệ thống đến thanh góp 110 kV
ACSR – 3x150
Cadivi
Thanh góp 110 kV
Ống nhôm tròn 27/30 – 135 mm2
Dây dẫn từ thanh góp 110kV đến MBA 110/22 kV
ACSR – 3x185
Cadivi
Máy cắt SF6
3AP1 FG
Siemens
Dao cách ly
3DN1
Siemens
Máy biến dòng điện
T3M110B-I
Nga
Dây dẫn từ biến dòng đến đồng hồ đo
CV – 4
Cadivi
Máy biến điện áp
HKФ-110
Nga
Dây dẫn từ máy biến điện áp đến đồng hồ đo
CV - 10
Cadivi
Chống sét van
PBMГ-100MT
Nga
22 kV
Cáp dẫn từ MBA 110/22kV đến thanh góp 22kV
3CU/XLPE/PVC – 3×240 + CU/XLPE/PVC - 300
Thiên Trường
Dây dẫn từ thanh góp 22kV đến các phụ tải điện
AC – 3x300 + 150
Cadivi
Tủ điện trung thế 22kV
Visax 24
Schneider
CHƯƠNG VII:
TÍNH TOÁN TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP
Khái niệm
Để sản xuất và truyền tải điện năng, ngoài phần cung cấp cho các hộ tiêu thụ, bản thân Nhà máy điện và Trạm biến áp cũng tiêu thụ một lượng năng lượng điện năng để hoạt động. Phần điện năng này gọi là điện tự dùng của Nhà máy điện và Trạm biến áp. Lượng điện này được lấy từ máy biến áp tự dùng trong nội bộ của Trạm hoặc nhà máy điện.
Sơ đồ tự dùng trong trạm biến áp
22kV
0.4kV
Hình 7.1. Sơ đồ tự dùng trong trạm biến áp
Lượng điện tự dùng:
Với Trạm biến áp điện tự dùng phụ thuộc vào loại Trạm biến áp (trạm khu vực, trạm địa phương) và có hay không có nhân viên trực thường xuyên không phụ thuộc vào tổng công suất trạm.
Tỷ lệ điện tự dùng trong Trạm biến áp:
Địa phương : từ 50 đến 200 kW.
Khu vực: từ 200 đến 500 kW.
Điện áp điện tự dùng:
Trong Trạm biến áp hiện nay chỉ dùng một cấp điện áp 0.4 kV chung cho động cơ điện, thắp sáng và các thiết bị trong Trạm.
Nguồn cung cấp điện tự dùng:
Với TBA điện tự dùng được cung cấp từ hai MBA tự dùng và dự phòng lẫn nhau qua bộ tự động đóng nguồn dự trữ.
MBA tự dùng chọn theo điều kiện:
MBA tự dùng không cho phép sử dụng qui tắc quá tải sự cố, nên công suất MBA tự dùng chọn theo điều kiện:	SđmMBA ≥ Smaxtd
Kiểm tra lại khả năng tự mở máy của động cơ điện:
PđmDC=(1.05-Ud)×ηtb×cosφ×Sđm×100Ud×kkdtb×(xk%+UN%)
	Với:	Ud: điện áp trên thanh góp tự dùng trong thời gian mở máy của động cơ.
	kkdtb: tỷ số dòng mở máy tổng của các động cơ, =4.8
	cosj: hệ số công suất trung bình, =0.8
	htb: Hiệu suất trung bình của các động cơ, = 0.9
	UN%: điện áp ngắn mạch % của MBA
	xk%: điện kháng % của kháng điện nối tiếp , = 0
Chọn máy biến áp tự dùng
Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống tự dùng ta sử dụng hai máy biến áp. Hai máy biến áp này có công suất bằng nhau và có thể làm việc riêng lẽ, tức là một máy làm việc có thể cung cấp đủ công suất cho phụ tải tự dùng (máy biến áp còn lại đóng vai trò là máy biến áp tự dùng dự phòng). 
	Đây là trạm khu vực, phụ tải tự dùng trong trạm khoảng 300 kVA.
Bảng 7.1. Phụ tải tự dùng trong trạm biến áp
STT
Liệt kê
Công suất Sđm (kVA)
1
Động cơ làm mát MBA
100
2
Hệ thống điều khiển, thông tin liên lạc
20
3
Hệ thống chiếu sáng
65
4
Hệ thống nạp DC
50
5
Hệ thống điều hòa, thông gió
30
6
Phụ tải sửa chữa
35
Tổng cộng
300
 Ta chọn Máy biến áp tự dùng như sau:
Chọn MBA phân phối 320KVA của công ti thiết bị điện Đông Anh 
Bảng 7.2. Chọn máy biến áp tự dùng
Công suất (KVA)
Tổ đấu dây
Điện áp (KV)
UN
(%)
Io 
(%)
DPN
(W)
DP0
(W)
Cao
Hạ
320
D/yn
22
0.4
4
2
3900
720
Tính toán ngắn mạch tại thanh góp 0.4 kV
RB
XB
Tính ngắn mạch tại nơi có U=0.4 KV <1kV nên phải tính cả X và R
Tính theo hệ có tên, lúc này ta xem tổng trở từ MBA tự dùng trở về hệ thống rất nhỏ, có thể bỏ qua, chỉ tính trên 1 MBA (vì bình thường chỉ hoạt động 1 MBA).
RB=∆PNIđm2=∆PN×Uđm2Sđm2=3900×0.423202=6.094 (mΩ)
ZB=UN%×Uđm100×Iđm=UN%×Uđm2100×Sđm=4×4002100×320000=0.02 (Ω)
XB=ZB2-RB2=0.022-0.0060942=0.019 (Ω)	
Tính dòng ngắn mạch phía thứ cấp:
IN2=Uđm23×ZB=0.43×0.02=11.547 (kA)
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm ngắn mạch thứ cấp: (=1.8) 
Ixk=2×Kxk×IN=2×1.8×11.547=29.39 (kA)
Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện cho cấp điện áp 0.4 kV
Chọn cáp từ thanh góp 22kV đến máy biến áp tự dùng
Dòng điện làm việc bình thường cực đại
Ibtmax=SđmMBA3×Uđm1=3203×22=8.4 (A)
→Icp≥IbtmaxK1×K2×K3×Kqt=8.41.11×1×0.95×1.3=6.12 (A)
Dựa trên những số liệu chọn cáp 3 lõi bọc XLPE, không có giáp bảo vệ, của Công ty Thiên Trường:
Phương pháp lắp đặt: chôn trực tiếp dưới đất
Bảng 7.3. Chọn cáp dẫn từ thanh góp 22 kV đến MBA tự dùng
Tiết diện (mm2)
Đường kính ngoài (mm)
Đường kính lõi (mm)
Chiều dày cách điện (mm)
Điện trở ở 200C
Dòng điện cho phép (A)
Lực kéo đứt (Kg)
35
53
6.9
5.5
0.7
153
735
Kiểm tra ổn định nhiệt:
Với dòng ngắn mạch được quy về phía cao của MBA:
IN1=Uđm2Uđm1×IN2=0.422×11.547=0.21 (kA)
Điều kiện ổn định nhiệt:
Smin=BNC=2102×(0.02+0.07)171=0.32 mm2<Schọn=35 mm2
Vậy cáp đã chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật.
Chọn cáp từ MBA tự dùng đến thanh góp 0.4 kV
Dòng điện làm việc bình thường cực đại:
Ibtmax=SđmMBA3×Uđm2=3203×0.4=461.9 A=Icbmax
→Icp≥IbtmaxK1×K2×K3×Kqt=461.91.11×1×0.95×1.3=336.9 (A)
Dựa trên những số liệu chọn cáp 4 lõi bọc XLPE vặn xoắn của Công ty Thiên Trường:
Phương pháp lắp đặt: luồn trong ống đi dưới hầm cáp
Bảng 7.4. Chọn cáp từ MBA tự dùng đến thanh góp 0.4 kV
Tiết diện (mm2)
Đường kính ngoài (mm)
Đường kính lõi (mm)
Chiều dày cách điện (mm)
Điện trở ở 200C
Dòng điện cho phép (A)
Lực kéo đứt (Kg)
240/120
63
18.1/12.8
1.7/1.2
0.08/0.15
500
6335
+ Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:
Smin=BNC=115472×(0.02+0.07)171=17.87 mm2<Schọn=240 mm2
Vậy cáp đã chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật.
Chọn thanh góp 0.4kV 
 Chọn thanh góp cứng bằng đồng. 
+ Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài :
Icp≥IbtmaxK1×K2×K3=461.90.82×1×0.95=592.9 (A)
Tra bảng phụ lục 8.9 trang 316 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của thầy Huỳnh Nhơn ta chọn thanh góp cứng bằng đồng, tiết diện chữ nhật có sơn.
Bảng 7.5. Chọn thanh góp 0.4 kV
Tiết diện (mm2)
Kích thước (mm)
Trọng lượng (kg/m)
Dòng điện phụ tải cho phép (A)
160
404
1424
625
	+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: 
Smin=BNC=115472×(0.02+0.07)171=17.87 mm2<Schọn=160 mm2
 Chọn thanh góp như trên thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật. 
Chọn CB cho thanh cái 0.4 kV
Các điều kiện chọn CB
UđmCB ≥ Uđm = 400 V
IđmCB ≥ Ibtmax = 461.9 A
IcắtđmCB ≥ IN2 = 11.547 kA
Chọn MCCB NS-630 của Schneider
Bảng 7.6. Chọn CB cho thanh cái 0.4 kV
Thông số tính toán
Thông số định mức CB
Uđm (kV)
Icbmax (A)
IN (kA)
Loại 
Trip Unit
Uđm 
(V)
Iđm
(A)
INmax (kA)
0.4
461.9
11.547
NS630N
STR23SE
750
500
50
Chọn CB cho các nhánh phụ tải tự dùng
Chọn MCCB của Schneider
Dòng điện làm việc cực đại:	
 Dòng điện ngắn mạch để chọn CB của nhánh cũng chính là dòng ngắn mạch tại thánh góp 0.4 kV.
Dòng điện cho phép dây dẫn:	I’cp = Icp.K
Trong đó: K là hệ số hiệu chỉnh, K = K1.K2.K3 = 0.82´1´0.95 = 0.779
Bảng 7.7. Chọn CB cho phụ tải tự dùng
STT
Thông số nhánh
Dây dẫn đồng
Thông số định mức CB
S (kVA)
Ilvmax (A)
IN (kA)
Tiết diện (mm2)
Icp (A)
I’cp (A)
Loại
Uđm (V)
Iđm (A)
INmax (kA)
1
100
144
11.55
60
234
172.7
EZC250N3160
690
160
25
2
20
28.9
11.55
6
59
43.54
EZC100F3100 
690
40
25
3
65
93.8
11.55
30
148
109.2
EZC100F3100
690
100
25
4
50
72.2
11.55
22
122
90.1
EZC100F3100
690
80
25
5
30
43.3
11.55
10
73
53.8
EZC100F3100
690
50
25
6
35
50.5
11.55
14
94
69.4
EZC100F3100
690
60
25
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Huỳnh Nhơn (2012). Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Phần điện. Nhà xuất bản Đại 
học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 
[2] Huỳnh Nhơn - Hồ Đắc Lộc (2006). Trạm và nhà máy điện. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia 
TP. Hồ Chí Minh. 
[3] www.eemc.com.vn – Tổng công ty thiết bị điện Đông Anh.
[4] www.cadivi-vn.com – Công ty cổ phần dây cáp điện Việt Nam.
[5] www.daycapdien.com.vn – Công ty TNHH cáp điện Thiên Trường.
[6] www.siemens.com.vn – Tập đoàn Siemens. 
[7] www.schneider-electric.com – Tập đoàn Schneider.