Bài giảng Thiết kế đường dây và trạm biến áp - Chương 5: Sơ đồ nối điện, tổn thất - Huỳnh Quốc Việt

Chapter 5 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN, TỔN THẤT 5.1 Sơ đồ cấu trúc 5.2 Sơ đồ nối điện trạm biến áp 5.3 Tổn thất điện năng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 25.1 Sơ đồ cấu trúc Hệ thống Tải Nguồn TBA Liên hệ Nguồn cung cấp cho TBA Máy phát dự phịngLà CS mà cần cung cấp  Sơ đồ cấu trúc là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn, tải và HTĐ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 35.1 Sơ đồ cấu trúc SH ST SC UH HT UC UT UT SH ST SCHT UC UH a) Giảm dần từ điện áp cao xuống b) Cung cấp cho từng cấp điện áp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 45.1 Sơ đồ cấu trúc UC UTUH HT SH ST SC HT UC UTUH SH ST SC c) Dùng MBA 3 cuộn dây d) Dùng MBA tự ngẫu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 55.1 Sơ đồ cấu trúc Khi chọn sơ đồ cấu trúc cần chú ý o Tính khả thi: chọn CS MBA, thi cơng, xây lắp,... o Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống điện khi bình thường cũng như cưỡng bức. o Cĩ khả năng phát triển trong tương lai gần, khơng cần thay cấu trúc đã chọn o Tổn hao MBA bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua 2 lần MBA o Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 65.1 Sơ đồ cấu trúc Cĩ thể cĩ nhiều cấu trúc khác nhau, để chọn phương án nào cần cân nhắc các khía cạnh sau : Số lượng MBA Tổng cơng suất MBA Tổng vốn đầu tư MBA Tổn hao điện năng qua MBA CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 75.1 Sơ đồ cấu trúc Kém tin cậy Thường dùng Ít dùng 1 MBA 2 MBA 3 MBA • Phụ tải ko quan trọng • Giai đoạn đầu của trạm 2 MBA • Cĩ 2 đường dây cung cấp từ HT • Ko cĩ CS MBA lớn phù hợp với phụ tải • Ko cĩ khả năng chuyên chở MBA lớn • Khi ko cĩ 2 MBA phù hợp • Phát triển phụ tải cho trạm 2 MBA CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 85.2 Sơ đồ nối điện o Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị và khí cụ điện cĩ nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải. o Sơ đồ nối điện cĩ nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử nguồn và tải, cơng suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải. o Các yêu cầu của sơ đồ nối điện: • Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu • Tính linh hoạt: thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau • Tính phát triển: tăng thêm nguồn hay phụ tải • Tính kinh tế: vốn đầu tư và chi phí hằng năm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 95.2 Sơ đồ nối điện o Căn cứ vào số thanh gĩp, vào số máy cắt điện cung cấp cho các phần tử, sơ đồ nối điện chia thành 3 nhĩm sau đây: • Nhĩm thứ nhất: mỗi phần tử (mạch) chỉ đi qua một máy cắt (MC) • Nhĩm thứ hai: mỗi phần tử (mạch) được cung cấp điện từ hai phía qua hai MC • Nhĩm thứ ba: cĩ một hay hai phần tử ko cĩ đặt MC mà chỉ đặt dao cách ly (DCL) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 105.2 Sơ đồ nối điện Nhĩm thứ nhất khơng phân đoạn cĩ phân đoạn dùng thanh gĩp vịng Sơ đồ hệ thống 1 thanh gĩp Sơ đồ hệ thống 2 thanh gĩp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 115.2.1 Nhĩm thứ 1 D1 TG CL12 CL11 MC1 N1 N2 D2 D4D3 a. Sơ đồ một hệ thống thanh gĩp o Thứ tự khi đĩng một mạch bất kỳ (D1): • Đĩng DCL CL11 • Đĩng DCL CL12 • Đĩng MC MC1 o Thứ tự khi cắt một mạch bất kỳ (D1): • Cắt MC MC1 • Cắt DCL CL12 • Cắt DCL CL11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 D1 TG CL12 CL11 MC1 N1 N2 D2 D4D3 a. Sơ đồ một hệ thống thanh gĩp • Đơn giản, rõ ràng • Sữa chữa MC nào, mạch đĩ mất điện • NM trên thanh gĩp hay sửa chữa DCL phía thanh gĩp, cắt điện tồn bộ các mạch 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13 Cĩ MC phân đoạn (cĩ thể dùng DCL) MC phân đoạn (cĩ thể đĩng hoặc cắt khi vận hành) • Chỉ phân đoạn khi TG cĩ 2 mạch nguồn trở lên • Khi sửa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, phân đoạn cịn lại vẫn làm việc bình thường • Khi dùng MC phân đoạn, và vận hành ở chế độ cắt thì cĩ đặt thêm bộ tự đĩng nguồn. 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 14 Sử dụng thanh gĩp vịng TG N2 TGV N1 D1 CL11 CL12 MC1 D2 D3 D4 CLV1 CLV2 MCV MC vịng để thay lần lượt cho MC của bất kỳ mạch nào khi sửa chữa bằng cách đi vịng qua MCv, TGV, và CL13 CL13 CL13 Ví dụ: thao tác sửa MC1: • Đĩng MCV, CLv1, CLv2, CL13 • Cắt MC1, CL12, CL11 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 15 b. Sơ đồ hai hệ thống thanh gĩp TG 1 TG 2 MCN CLN1CLN2 D1 CL12 CL11 MC1 CL13 D2 D3 D4 MC liên lạc 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 TG 1 TG 2 MCN CLN1CLN2 CL12 CL11 MC1 CL13 D1 D2 D3 D4 \ MC liên lạc địng Vận hành song song 2 TG (chế độ làm việc chính) 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 17 TG 1 TG 2 MCN CLN1CLN2 CL12 CL11 MC1 CL13 D1 D2 D3 D4 \ MC liên lạc mở Vận hành 1 TG, dự trữ 1 TG. Sử dụng khi cần sửa chữa TG hay MC. Khi sửa MC, dùng MCN thay thế, và nối tắt tại vị trí MC sửa (mạch cĩ MC sửa mất điện trong thời gian thao tác). 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 Thao tác sửa chữa MC1: sử dụng MCN thay thế TG 1 TG 2 MCN CLN1CLN2 D1 CL12 CL11 MC1 CL13 D2 D3 D4 • Cắt MC1, CL11, CL12, CL13 • Nối tắt MC1 • Đĩng CL12, CL13, CLN1, CLN2, MCN 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 Thao tác sửa chữa MC1: sử dụng MCN thay thế TG 1 TG 2 MCN CLN1CLN2 D1 CL12 CL11 MC1 CL13 D2 D3 D4 • Cắt MC1, CL11, CL12, CL13 • Nối tắt MC1 • Đĩng CL12, CL13, CLN1, CLN2, MCN 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 20 TG 1 TG 2 MCN CLN1CLN2 D1 CL12 CL11 MC1 CL13 D2 D3 * Sử dụng TG vòng TGV 5.2.1 Nhĩm thứ 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 21 Nhĩm thứ 2 2 MC / mạch Đa giácMột rưỡi 5.2.2 Nhĩm thứ 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 22 a. Hai hệ thống TG cĩ hai MC trên một mạch * Đảm bảo cung cấp điện liên tục, khi sự cố hay chữa trên TG và MC 5.2.2 Nhĩm thứ 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23 b. Hai hệ thống TG cĩ ba MC trên hai mạch • Số MC/số mạch = 1.5 • Kém linh hoạt hơn sơ đồ 2 MC/mạch do phải chỉnh định lại rơle bảo vệ khi thay đổi chế độ hoạt động (cắt một MC nào đĩ) 5.2.2 Nhĩm thứ 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 24 c. Đa giác • Số MC/số mạch = 1 • Khi một MC sửa chữa, đa giác trở thành hở, dịng điện qua các MC cịn lại ko đối xứng, và cĩ thể tăng 2, 3 lần so với bình thường 5.2.2 Nhĩm thứ 2 Sơ đồ tam giác Sơ đồ lục giácCuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 255.2.3 Nhĩm thứ 3 a. Sơ đồ cầu D1 D2 B1 B2 B1 B2 D1 D2 MC đặt phía nguồn MC đặt phía tải • Đường dây ngắn, sự cố ít • Thường xuyên đĩng cắt MBA trong vận hành • Đường dây dài sự cố nhiều • 2 MBA vận hành song song do y/c phụ tải CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 26 b. Bảo vệ bằng cầu chì kết hợp với MC đầu đường dây 5.2.3 Nhĩm thứ 3 Cầu chì • Giảm giá thành đầu tư MC • Yêu cầu cung cấp điện ko cao • CS trạm BA ko lớn, điện áp ko lớn (≤ 22 kV) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 275.3 Tổn thất điện năng Khi máy biến áp vận hành, nĩ sẽ tiêu thụ một lượng cơng suất gọi là tổn thất 1 Máy biến áp 2 cuộn dây 2 Máy biến áp 3 cuộn dây 3 Máy biến áp tự ngẫu 2 0 pt N B S P P P S           CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 285.3 Tổn thất điện năng Khơng cĩ đtpt (thời gian tổn thất cơng suất cực đại) n: số máy biến áp trong trạm Cĩ đtpt   2 ,max 0 max2 1 pt N B S A n PT P n S       20 2 1 1 N i i B A n PT P S T n S        2 max 2 ,max i i pt P T P    5.3.1. MBA 2 cuộn dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 295.3 Tổn thất điện năng 5.3.2. MBA 3 cuộn dây Máy biến áp ba cuộn dây cĩ tỷ lệ CS cao – trung – hạ: 100/100/100 100/100/66.7100/66.7/66.7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 305.3 Tổn thất điện năng N CHP  N THP N CTP  Các thơng số: Tổn thất ngắn mạch cuộn cao – cuộn trung Tổn thất ngắn mạch cuộn cao – cuộn hạ Tổn thất ngắn mạch cuộn trung – cuộn hạ N CT N CH N THP P P       Lưu ý: Một số máy biến áp nhà sản xuất chỉ cho thơng số ΔPN-CH nên ta cĩ thể xem như sau: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 315.3 Tổn thất điện năng 100/100/66.7 2 2 2 2 2 2 1 2 (0.67) (0.67) 1 2 (0.67) (0.67) 1 2 (0.67) (0.67) N CH N TH N C N CT N TH N CH N T N CT N CH N TH N H N CT P P P P P P P P P P P P                                                          1 2 1 2 1 2 N C N CT N CH N TH N T N CT N TH N CH N H N CH N TH N CT P P P P P P P P P P P P                                        100/100/100 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 325.3 Tổn thất điện năng 100/100/100  2 2 20 ,max ,max ,max2 1 C N C C T N T T H N H H B A n PT P S P S P S nS                2 ,max2 2 0 ,max ,max 22 1 0.67 H C N C C T N T T H N H B S A n PT P S P S P nS                      Ko cĩ đtpt 100/100/66.7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 335.3 Tổn thất điện năng      2 2 20 , , , , , ,2 1 N C C i C i N T T i T i N H H i H i B A n PT P S T P S T P S T nS                         2 , ,2 2 0 , , , , 22 1 0.67 H i H i N C C i C i N T T i T i N H B S T A n PT P S T P S T P nS                      Cĩ đtpt 100/100/100 100/100/66.7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 345.3 Tổn thất điện năng 5.3.3. MBA tự ngẫu Do cuộn hạ và cuộn chung của máy biến áp tự ngẫu chỉ cĩ cơng suất bằng α lần cơng suất định mức nên ta cĩ tỷ lệ CS các cuộn: 100/100/ α 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 N CH N TH N C N CT N TH N CH N T N CT N CH N TH N H N CT P P P P P P P P P P P P                                                    * Tính tốn tương tự như MBA 3 cuộn dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 355.3 Tổn thất điện năng Ko cĩ đtpt Cĩ đtpt  2 2 20 ,max ,max ,max2 1 C N C C T N T T H N H H B A n PT P S P S P S nS                   2 2 20 , , , , , ,2 1 N C C i C i N T T i T i N H H i H i B A n PT P S T P S T P S T nS                 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 365.3 Tổn thất điện năng Cĩ thể tính theo các cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ      2 2 20 , , , , , ,2 1 .n n i n i ch ch i ch i N H h i h i B A n PT P S T P S T P S T nS                        2 2 3 3 1 2 2 1 2 1 2 1 2 n N CT N CH N TH ch N CT N TH N CH N C N CH N TH N CT P P P P P P P P P P P P                                         CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 375.3 Tổn thất điện năng Ví dụ 5.1: 0 5 8 11 13 18 21 24 15 20 63 30 46 20 15 MVA Giờ Trạm 110/22 kV cĩ 2 MBA vận hành song song cho phụ tải cĩ đồ thị bên dưới. Hãy chọn cơng suất MBA (tra sách)? Sau đĩ tính tổn thất trong một năm của trạm ? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt