Bài tập bù toi uu trong cung cap dien năm 2024
- 1. BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP Hướng Dẫn Trạm biến áp mà thiết bị chủ yếu của nó là máy biến áp,đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện. Việc lưa chọn đúng vị trí đặt trạm,sơ đồ trạm,số lượng va công suất máy biến áp,lựa chọn đúng đầu phân áp cũng như xác định đúng chế độ vận hành kinh tế trạm biến áp sẽ nâng cao các chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật khi thiết kế,vận hành các hệ thống điện. 1.Xác địnhvị trí đặt các trạm biến áp trung gian,trạm phân phối trung tâm và trạm biến áp phân phối: Vị trí tối ưu đạt các trạm điện kể trên la trung tâm phụ tải của khu vực mà trạm cần cấp điện. Giả thiết của phụ tải trong khu vực có các tọa độ 𝑥𝑖, 𝑦𝑖 thì điển trọng tâm phụ tải có tọa độ X,Y là M[X,Y] được xác định theo công thức : 𝑥 = ∑ 𝑥𝑖𝑆𝑖 ∑ 𝑆𝑖 , 𝑦 = ∑ 𝑦𝑖𝑆𝑖 ∑ 𝑆𝑖 [6.1] Trong đó :𝑠𝑖 –công suất của phụ tải thứ i trong khu vực. 2.Xác định số lượng máy biến áp trong một trạm biến áp: Số lượng máy biến áp đặt trong một trạm chủ yếu phụ thuộc vào loại hộ tiêu của phụ tải. - Trạm cấp điện cho hộ loại 1 cần đặt 2 máy biến áp; - Trạm cấp điện cho hộ loại 3 cần đạt 1 máy; - Trạm cấp điện cho hộ loại 2 [các xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng,siêu thị v.v..] thì xác định số lượng máy biến áp như sau: + Nếu có đủ số liệu về tổn thất kinh tế do mất điện thì sử dụng công thức [2.3] [Z = [ 𝑎𝑣ℎ + 𝑎𝑡𝑐]. 𝐾 + 𝐶. ∆𝐴 + 𝐻 ]]để quyết định nên đạt 2 máy hay 1 máy biến áp. + Hoặc dùng 1 biến áp cộng với máy phát điện điezen dự phòng. 3.Xác định công suất máy biến áp: *Với bài toán lưới điện [U≥110 kV], các trạm biến áp đều la trạm biến áp trung gian,ở đó cần biết phụ tải cực đại và cực tiểu để phục vụ cho tính toán các chế độ vận hành và điều chỉnh điện áp. Ngoài ra mỗi trạm biến áp đều cấp điện cho một vùng khấ lớn,ở đó có cả phụ tải loại 1 va loại 3,khó mà cắt phụ tải loại 3 khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp trong trạm 2 máy, Vì thế công thức để xác định phụ tải tính toán như sau:
- 2. trạm 1 máy: 𝑆đ𝑚 𝐵 ≥ 𝑆𝑚𝑎𝑥 - Đối với trạm 2 máy: 𝑆đ𝑚 𝐵 ≥ 𝑆𝑚𝑎𝑥 1,4 Trong đó 1,4 là hệ số phụ tải trong thời hạn quá tải trong phá 5 ngày đêm,mỗi ngày quá tải không quá 6 giờ. Công thức [6.1],[6.2] dùng cho các máy sản xuất nội địa cũng dùng cho các máy ngoại nhập đã nhiệt hóa.Với các máy ngoại nhập chưa nhiệt đới hóa,cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ,nghĩa là phải sử dụng công thức sau: - Đối với trạm 1 máy: 𝑆đ𝑚 𝐵≥𝑆𝑚𝑎𝑥 [6.3] - Đối với trạm 2 máy: 𝑆đ𝑚 𝐵≥ 𝑆𝑚𝑎𝑥 1,4𝐾ℎ𝑐 [6.4] Trong đó :𝐾ℎ𝑐- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ,kể đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa nơi chế tạo và nơi sử dụng máy: 𝐾ℎ𝑐 = 1 − 𝑡1−𝑡0 100 [6.5] Trong đó : 𝑡1 - nhiệt độ nơi sử dụng máy ; 𝑡0 - nhiệt độ nơi chế tạo máy; Ví dụ với máy biến áp do Nga chế tạo dùng ở Việt Nam có: 𝑡0 = −50 𝐶 [nhiệt độ trung bình tai Matcova]: 𝑡1 = +240 𝐶 [nhiệt độ trung bình tại Hà Nội]: 𝐾ℎ𝑐 = 1 − 24 − 5 100 = 0,81
- 3. cấp điện [U≤ 35kV], chỉ cần tính toán ở chế độ cực đại,theo công suất tính toán xác định được trực tiếp từ phụ tải. Mặt khác,lưới cung cấp điện làm nhiệm vụ cấp điện trực tiếp cho hộ tiêu thụ nên biết chính xác phụ tải nào quan trọng không được phép cắt điện, phụ tải nào kém quan trọng có thể ngừng cung cấp điện khi sự cố một máy biến áp để chọn biến áp được hợp lý hơn. Ngoài ra, các biến áp ở lưới cung cấp điện thường dùng hàng nội địa không cần hiệu chỉnh nhiệt độ. Công thức chọn công suất biến áp cho trạm 1 va 2 máy như sau: - Với trạm 1 máy: 𝑆đ𝑚 𝐵 = 𝑆𝑡𝑡 [6.5] - Với trạm 2 máy,cấp cho phụ tải 100% la loại 1: + khi 2 máy làm việc : 𝑆đ𝑚 𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 2 [6.6] + khi 1 máy sự cố : 𝑆đ𝑚 𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 1,4 [6.7] Nhận thấy ,trong trường hợp này kết quả chọn theo [6.7] bao giờ cũng lớn hơn,nên chỉ cần chọn theo một công thức duy nhất la 6.7. - Với trạm 2 máy cấp cho phụ tải loại 1,trong đó có α % loại 3,khi 2 máy làm việc bình thường chọn theo [6.6],sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố 1 máy,có cắt phụ tải loại 3: 𝑆đ𝑚 𝐵 ≥ 𝑆𝑠𝑐 1,4 = 𝑆𝑙1 1,4 = [1−𝛼%]𝑆𝑡𝑡 1,14 [6.8] Trong đó :𝑆𝑠𝑐 – công suất phải cấp ngay cả khi sự cố 1 biến áp,đó chính là phụ tải loại 1 không thể cát điện. 4.Xác định chế độ vận hành kinh tế của trạm biến áp : Với trạm biến áp đặt 2 máy,khi biết cả trị số phụ tải mã,min hoặc biết đồ thị phụ tải ,ta cần xác định chế độ vận hành kinh tế của trạm,nghĩa là vận hành các máy biến áp sao cho tổn thất điện năng trong trạm là nhỏ nhất. Trình tự xác định chế độ vận hành kinh tế của trạm như sau: - Xác định 𝑆𝑔ℎ- công suất giới hạn để chuyển chế độ vận hành trạm từ 2 máy xuống 1 máy hoặc ngược lại: 𝑆𝑔ℎ = 𝑆đ𝑚 𝐵√ 2∆𝑃0 ∆𝑃𝑁 [6.9] - Căn cứ vào 𝑆𝑚𝑖𝑛, 𝑆𝑚𝑎𝑥 hoặc vào trị số các mức công suất trên biểu đồ phụ tải quyết định vận hành kinh tế trạm: + Với S >𝑆𝑔ℎ => trạm vận hành 2 máy; + Với S trạm vận hành 1 máy.
- 4. phân áp Đây là bài toán của lưới điện cần lựa chọn được đầu phan áp cho máy biến áp đặt tại các trạm biến áp trung gian nhằm đảm bảo điện áp vận hành :cực đại,cực tiểu va sự cố. Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường ,độ lệch điện áp trên thanh gáp hạ áp của trạm quy định như sau: - Trong chế độ phụ tải cực đại:δ𝑈𝑚𝑎𝑥% =+5% - Trong chế độ phụ tải cực tiểu: δ𝑈𝑚𝑎𝑥%=0% [6/10] - Trong chế độ sự cố : δ𝑈𝑚𝑎𝑥%=0-5% Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh thường, độ lệch được áp trên thanh góp hạ áp của trạm quy định như sau: - Trong chế độ phụ tải cực đại: δ𝑈𝑚𝑎𝑥%≥+2,5% - Trong chế độ phụ tải cực tiểu: δ𝑈𝑚𝑎𝑥%≥+7,5% [6.11] - Trong chế độ sự cố: δ𝑈𝑚𝑎𝑥%≥+-2,5% Trình tự chọn đầu phân áp như sau: Xác định điện áp tính toán của đầu phân áp của máy biến áp ở chế độ cực đại và cực tiểu : 𝑈𝑝𝑎𝑚𝑎𝑥 = 𝑈′𝐻 𝑚𝑎𝑥.𝑈𝐻 đ𝑚𝐵 𝑈𝑦𝑐 𝑚𝑎𝑥 [6.12] 𝑈𝑝𝑎𝑚𝑖𝑛 = 𝑈′𝐻 𝑚𝑖𝑛.𝑈𝐻 đ𝑚𝐵 𝑈𝑦𝑐 𝑚𝑎𝑥 [6.13] Từ đây xác định đầu phân áp trung bình: 𝑈𝑝𝑎 𝑡𝑏 = 𝑈′𝑝𝑎 𝑚𝑎𝑥+𝑈𝑝𝑎 𝑚𝑖𝑛 2 [6.14] Rồi chọn đầu phân áp tiêu chuẩn 𝑈𝑝𝑎𝑡𝑐 ,sau đó xác định điện áp thực hiện trên thanh góp hạ áp ở ba chế độ :cực đại,cực tiểu,sự cố theo công thức sau: 𝑈𝐻𝑚𝑎𝑥 = 𝑈′𝐻 𝑚𝑎𝑥.𝑈𝐻 đ𝑚𝐵 𝑈𝑝𝑎𝑡𝑐 [6.15] 𝑈𝑝𝑎𝑚𝑖𝑛 = 𝑈′𝐻 𝑚𝑖𝑛.𝑈𝐻 đ𝑚𝐵 𝑈𝑝𝑎𝑡𝑐 [6.16] 𝑈𝐻𝑠𝑐 = 𝑈′𝐻 𝑠𝑐.𝑈𝐻 đ𝑚𝐵 𝑈𝑝𝑎𝑡𝑐 [6.17]
- 5. tra độ lệch điện áp của thanh các hạ áp trong ba chế độ .Nêu cả ba chế độ đều thỏa mãn điều kiện [6.10] hoặc [6.11] thì chọn máy biến bình thường với phân áp tiêu chuẩn đã chọn.Nếu một trong ba chế độ điện áp không thỏa mãn thì phải chọn dùng máy biến áp điều áp dưới tải và tiếp tục chọn ba đầu phân áp tiêu chuẩn cho ba chế độ vận hành. Cần lưu ý là máy biến áp điều áp dưới tải đắt gấp khoảng 1,4 lần máy biến áp điều chỉnh thường, cho nên chỉ khi không chọn được máy biến áp điều chỉnh thường mới chọn máy biến áp điều áp dưới tải,Cụ thể như sau: Với phụ tải loại 1[không cho phép cắt điện ]: Bất kể yêu cầu điều chỉnh thường hay khác thường. - Nếu chọn được 1 đầu phân áp cố định thỏa mãn yêu cầu điện áp ở thanh cái hạ áp cả ba chế độ phụ tải thì chỉ chọn máy biến áp điều chỉnh thường. - Nếu không chọn được máy biến áp điều chỉnh thường,nghĩa là không chọn được một đầu phân áp cố định thỏa mãn cả ba chế dộ điện áp thì chọn máy biến áp điều chỉnh lưới điện. - Với phụ tải loại 3[cho phép cắt điện khi cần thiết],bất kỳ yêu cầu điện chỉnh điện áp thường hay khác thường chỉ chọn máy biến áp điều chỉnh thường. - Nếu chọn được 1 đầu phân áp cố định thỏa mãn cả 3 chế độ điện áp thì tốt nhất ,khi đó mặc dù phụ tải thường xuyên biến động,máy biến áp vẫn làm việc liên tục,không cần cắt điện để thay đổi nấc điều chỉnh. - Nếu không chọn được 1đầu phân áp cố định thì vẫn dùng máy biến áp thường.khi đó phải chọn ba đầu phân áp tương ứng với ba chế độ điện áp. Khi phụ tải thay đổi [cực đại ,cực tiểu,sự cố] thì phải cắt biến ap ra khỏi lưới để thay đổi nất điều chỉnh,trạm tạm thời ngừng cấp điện trong thời gian vài phút. 6. Chọn công suất biến áp kết hợp với bù cosφ: Các xí nghiệp công nghiệp nếu có cosφ rất thấp[0,5-0,7],chỉ cần hành một thời gian ngắn [vài tháng ] thì phải bù cosφ theo yêu cầu của điện lực .Nếu như đã chọn biến áp theo phụ tải tính toán chưa bù công suất phản kháng thì công suất máy sẽ lớn hơn nhiều so với công suất máy yêu cầu sau khi bù. Điều đó dẫn tới sử dụng máy kém hiệu quả kinh tế do non tải[làm tăng vốn đầu tư,cosφ thấy,tổn hao không tải lớn].Ngay từ đầu,với sự khẳng định là thế nào cũng sẽ phải bù,ta nên chọn biến áp kết hợp với bù cosφ ngay từ đầu ta sẽ chọn được máy biến áp hợp lý. Trước hết,căn cứ vào công thức [3,8] tatinhs được tổng công suất Q cần bù trong xí nghiệp để nâng cos𝜑1lên cos𝜑2 . 𝑄𝑏∑ = 𝑃𝑋𝑁. [𝑡𝑔𝜑1 − 𝑡𝑔𝜑2]
- 6. suất của máy biến áp được chọn theo công thức : - Với trạm 1 máy: 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ √[𝑃𝑋𝑁]2 + [𝑄𝑋𝑁 − 𝑄𝑏]2 [6.18] - Với trạm 2 máy: 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ √[𝑃𝑋𝑁]2+[𝑄𝑋𝑁−𝑄𝑏∑]2 1,4 [6.19] Nếu xí nghiệp [hoặc phân xưởng] có hộ loại 3 ta cũng xét hộ loại ba với việc áp dụng các công thức tương ứng [6.6] và [6.7]. Bài 6.1 Một khu công nghiệp có phụ tải tính toán là 42000 kVA.Yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp trung gian 110/22kV cấp điện cho khu công nghiệp. Khu công nghiệp thuộc hộ loại 1. Giải Khu công nghiệp thuộc hộ loại 1 nên phải đặt trạm 2 máy biến áp.1. Dùng máy nội địa do ABB hoặc Công ty Thiết bị điện Đông Anh chế tạo: 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 1,4 = 42.000 1,4 = 30.000𝑘𝑉𝐴 Chọn dùng máy biến áp 2×31.500 kVA- 110/22 kV 2. Dùng máy nhập từ Nga: 𝑆đ𝑚𝐵≥ 𝑆𝑡𝑡 1,4 𝐾ℎ𝑐 = 42.000 1,4×0,81 = 37.037 𝑘𝑉𝐴 Chọn máy biến áp do Nga chế tạo 2× 40,500𝑘𝑉𝐴 – 110/22 kV Bài 6.2: Một huyện thuần nông gồm 10 xã có mặt bằng địa lý và phụ tải tính toán cho trên hình 6.1.yêu cầu: 1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian 110/10 kV cấp điện cho toàn huyện: 2. Lựa chọn số lượng, công suất biến áp đặt trong trạm.
- 7. bằng địa lý các xã trong huyện và số liệu phụ tải Giải Đặt hệ tọa độ xoy trên hình 6.1, xác định được bảng ghi phụ tải và tọa độ các xã trong huyện. 1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian Tên xã 𝑆𝑡𝑡𝑖 kVA x y 1 1500 15 42 2 1200 22 40 3 1400 30 38 4 1800 29 30 5 1250 10 28 6 2000 21 21
- 8. 21 8 1450 10 15 9 1300 18 10 10 1750 31 12 Trọng tâm phụ tải toàn huyện M [X,Y]: X = ∑𝑋𝑖𝑆𝑡𝑡𝑖 ∑𝑆𝑡𝑡𝑖 = 22,7 Y= ∑𝑌𝑖𝑆𝑡𝑡𝑖 ∑𝑆𝑡𝑡𝑖 = 25,3 Vậy vị trí đặt trạm biến áp trung gian 110/10 kV cho huyện là điểm M [22,7;25,3]. Khảo sát thấy vị trí này thuận tiện để xây dựng trạm vì nằm trên bãi đất cao, rộng và ngay bên cạnh đường liên huyện. 2. Lựa chọn biến áp Qua số liệu được cung cấp thì đây là huyện thuần nông, không có phụ tải công nghiệp, không có rạm bơm lớn nên có thể coi phụ tải huyện là hộ loại 3, tạm thời chỉ cấp điện bằng một máy biến áp. Sử dụng máy biến áp 110/10 kV do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo, không cần xét hiệu chỉnh nhiệt độ. Phụ tải điện toàn huyện, với hệ số đồng thời 𝐾đ𝑡= 0,7 là: 𝑆𝐻=𝐾đ𝑡∑𝑆𝑡𝑡𝑖 = 0,7 ×14.800 = 10.360 kVA Vậy chọn dùng máy biến áp 12.500 kVA- 110/10 Kv Bài 6.3 Nhà máy nhiệt điện gồm 2 tổ máy phát điện 100MW, cos= 0,85, điện áp 10,5 kV. Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương 10kV có trị số cực đại là 15 MAV, cực tiểu 11,25 MVA và phụ tải 110kV, công suất còn lại sẽ phát lên hệ thống 220kV. Hệ thống có công suất vô cùng lớn. Yêu cầu lựa chọn biến áo cho nhà máy. Giải 1. Chọn công suất máy biến áp Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chọn số lượng máy biến áp là 2. Chọn sơ đồ đấu dây: sơ đồ bộ máy phát – máy biến áp.
- 9. máy: vì hệ thống có công suất vô cùng lớn, để tiện giao lưu công suất giữ 220 kV và 110 kV sử dụng máy biến áp tự ngẫu. 2. Chọn công suất máy biến áp Công suất máy biến áp tự ngẫu được chọn theo công thức: 𝑆đ𝑚𝐵= 1 𝛼 𝑆𝑡ℎ [6.20] Trong đó: α – hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: α = 𝑈𝑐−𝑈𝑡 𝑈𝑐 = 220−110 220 = 0,5 𝑆𝑡ℎ - công suất thừa, đó chính là lượng công suất thoát ra của nhà máy sau khi đã trừ đi công suất tự dung và công suất phụ của tải địa phương. Để xác định công suất thừa cần lấy trị số phụ tải địa phương thấp nhất và công suất tự dung cao nhất ứng với chế độ phát 100% công suất của máy phát: 𝑆𝑡ℎ =1 2 [𝑆𝐹 - 𝑆10,5 𝑚𝑖𝑛 -𝑆𝑡𝑑 𝑚𝑎𝑥] =1 2 [ 2×100 0,85 – 11,25 – 6%[ 2×100 0,85 ] ] = 102,93 MVA Chọn dùng máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA – 220/110/10,5 kV. Bài 6.4 Nhà máy cơ khí nhỏ có 𝑆𝑡𝑡 = 300 kVA, yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp của nhà máy. Giải 1. Chọn số lượng máy biến áp
- 10. khí nhỏ chỉ thuộc hộ loại 2, chỉ nên đặt một máy biến áp với đường dây cung cấp lộ đơn, nếu có điều kiện kinh phí thì đặt thêm máy phát dự phòng có bộ phận tự động đóng cắt nguồn dự phòng trong khoàn thời gian định trước [hình 6.2]. hình 6.2. Sơ đồ trạm biến áp dành cho phụ tải loại 2 2. Chọn công suất máy biến áp Với trạm một máy, công suất biến áp được chọn như sau: 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 = 300 kVA Chọn máy biến áp công suất 315 kVA. Bài 6.5 Nhà máy luyện kim có công suất 600 kVA. Yêu cầu lựa chọn máy biến áp 10/0,4 kV cho trạm biến áp của nhà máy trong hai trường hợp: 100% loại 1 và 40% loại 3. Giải 1.Chọn số lượng máy biến áp Nhà máy luyện kim thuộc hộ loại 1, cần đặt 2 biến áp cho trạm biến nhà máy. 2.Chọn công suất máy biến áp - Trường hợp 100% phụ tải loại 1. - Áp dụng công thức [6.6], [6.7]: 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 2 = 600 2 = 300 kVA 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 1,4 = 600 1,4 = 428 kVA Trường hợp này chọn 2 máy biến áp 500 kVA: 2× 500 kVA- 10/0,4 kV.
- 11. nhà máy có 40% phụ tải loại 3 Áp dụng công thức [6.6] và [6.8]: 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑡𝑡 2 = 600 2 = 300 kVA 𝑆đ𝑚𝐵 ≥ 𝑆𝑆𝑐 2 = 60%𝑆𝑡𝑡 1,4 = 360 2 = 257 kVA Căn cứ vào hai điều kiện trên chọn: 2 × 315 kVA – 10/0,4 kV. Nhận xét: nếu khảo sát biết được trong phụ tải loại 1 có một số phần trạm nào đó hộ loại ba, thì khi sự cố biến áp ta nên cắt số phần tram loại ba đi sẽ chọn được công suất biến áp hợp lý hơn, cụ thể là giảm vốn đầu tư và tang hệ số dẫn tải đến làm giảm tổn hao không tỉa máy biến áp. Cụ thể với bài toán trên: 𝐾𝑡 = 𝑆𝑡𝑡 2𝑆đ𝑚𝐵 = 600 1000 = 0,6 Nếu cắt 40% phụ tải loại 3, chỉ cần chọn 2 máy 315 kVA, khi đó hệ số tải của máy biến áp khi hai máy vận hành bình thường là: 𝐾𝑡 = 600 630 = 0,95 Bài 6.6 Một siêu thị 2 tầng, mỗi tầng 750m2 , tầng dưới là siêu thị thực phẩm, tầng trên là siêu thị điện máy và hang gia dụng.Yêu cầu lựa chọn biến áp cho trạm biến áp của siêu thị điện áp 22/0,4 kV. Giải Trước hết cần xác định phụ tải điện của siêu thị theo công thức [4.42].Lấy suất phụ tải với tầng 1 là Po =150 W/m2 , tầng 2 là Po =100 W/m2 , xác định được phụ tải tính toán của siêu thị là: PST = PT1 +PT2 =150 x 750 + 100 x 750 = 187500 = 187,5 kW. Lấy cos𝜑 = 0,8, phụ tải tính toán toàn phần của siêu thị: SST = 𝑃𝑠𝑡 𝑐𝑜𝑠𝜑 ⁄ = 187,5 0,8 = 234,375 kVA.
- 12. hộ loại 2 thường được cấp điện bằng trạm biến áp 1 máy và một máy phát điezeen dự phòng. Vậy chọn dùng 1 biến áp 250 kVA -22/0,4 kV và một máy phát 250 kVA có aptomat nối liên động với aptomat của biến áp [xem hình 6.2]. Bài 6.7 Xí nghiệp cơ khí có phụ tải điện 425kW, cos𝜑 =0,6. Yêu cầu chọn một biến áp kết hợp với đặt tụ bù điện phía thanh cái hạ áp để nâng cos𝜑 lên 0,9. Giải Để chọn máy biến áp kết hợp với bù tụ điện để nâng cao cos𝜑 lên 0,9, ta phải vừa chọn biến áp vừa chọn bộ tụ. 1. Chọn biến áp Biến áp sẽ được chon j với công suất sau khi đặt bù, nghĩa là với cos𝜑 =0,9. Phụ tải toàn phần của nhà máy: Stt = 𝑃𝑡𝑡 𝑐𝑜𝑠𝜑 ⁄ = 425 0,9 = 427 kVA. Chọn dùng một biến áp công suất 500 kVA. 2. Chọn bộ tụ bù Tổng công suất phản kháng cần bù để nâng cao cos𝜑 từ 0,6 lên 0,9 là: Qb = Ptt [tg𝜑1 – tg𝜑2] =425[1,33 – 0,48] = 360 kVAr. Chọn dùng 8 bộ tụ điện 3 pha của DEA YEONG dung lượng 45 kVAr có các thong số kỹ thuật cho trong bảng sau: Loại tụ điện Qb[kVAr] Uđm[v] Iđm[A] Số pha Số bộ tụ DLE-4D 45K5T 45 440 59,1 3 8 Nhà máy nhiêt điện gồm 2 tổ máy điện 100MW ,cos 𝛼 = 0,85, Điện áp 10,5 kV. Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải địa phương 10 kV có trị số cực đại là 15 MVA,cực tiểu 11,25 MVA và phụ tải 110 kV, công suất còn lại sẽ phát lên hệ thống 220 kV. Hệ thống có công suất vô cùng lớn. Yêu cầu lựa chọn biến áp cho nhà máy.
- 13. máy cơ khí trung quy mô gồm 9 phân xưởng có mặt bằng cho trên hình 6.3. Phụ tải tính toán và đặc tính phụ tải các phân xưởng cho trong bảng kèm theo. Yêu cầu lựa chọn số lượng, vị trí và công suất các trạm biến áp phân xưởng; xác định vị trí đặt trạm biến áp trung tâm [TBATT] hoặc trạm phân phối trung tâm [TPPTT] của nhà máy. Bảng phụ tải tính toán các phân xưỏng SỐTT Tên phân xưởng SBl kVA COS[p Loại hộ Số % phụ tải loại 3 1 Phân xưởng cơ khí số 1 1380 0,6 1 20% 2 Phân xưởng cơ khí số 2 1050 0,6 1 20% 3 Phân xưởng cơ khí số 3 1300 0,6 1 20% 4 Phân xưởng cơ khí số 4 1200 0,6 1 20% 5 Phân xưởng lắp ráp 1100 0,6 1 30% 6 Phân xưởng nhiệt luyện 1250 0,9 1 0% 7 Phân xưởng SCCK 250 0,6 3 100% 8 Trạm bơm 160 0,8 1 0% 9 Nhà hành chính 125 0,8 2 50%
- 14. nhà máy cơ khí trung quy mô Tỉ lệ 1:2500 Giải 1. Chọn số lượng trạm biến áp phân xưởng Căn cứ vào vị trí công suất tính toán của các phân xưởng ta sẽ đặt 6 trạm biến áp phân xưởng: Trạm 1: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 1 Trạm 2: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 2 Trạm 3: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 3 Trạm 4: Cấp điện cho phân xưởng cơ khí số 4, trạm bơm và phân xưởng SCCK Trạm 5: Cấp điên cho phân xưởng lắp ráp và nhà hành chính Trạm 6: Cấp điện cho phân xưởng nhiệt luyện. 2. Lựa chọn vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng [ TBAPX] Vị trí tối ưu đặt TBAPX là trọng tâm phụ tải của phân xưởng - Với trạm cấp điện cho 1 phân xưởng thì trọng tâm phụ tải chính là tâm hình học của phân xưởng [ ta coi như phụ tải phân bố đều trong phân xưởng]. Tuy nhiên trong phân xưởng đã đặt đầy máy móc do yêu cầu thiết kế công nghệ, ta phải dịch chuyển vị trí đặt
- 15. trí thuận lợi lân cận trọng tâm phụ tải, đó chính là vị trí đặt kề phân xưởng ở phía ngoài tường phân xưởng gần tâm hình học phân xưởng nhất [ xem hình 6.4 các trạm B1, B2, B3, B6] - Với TBAPX cấp điện cho 2,3 phân xưởng thì vị trí đặt trạm tối ưu là trọng tâm phụ tải của 2,3 phân xưởng đó. Tuy nhiên vị trí này sẽ nằm ra ngoài khoảng trống, có thể gây cản trở giao thông hoặc làm mất mỹ quan công nghiệp, vị trí thích hợp trong trường hợp này là đặt trạm kề với phân xưởng có công suất tính toán lớn nhất dịch gần về phía các phân xưởng còn lại [ xem hình 6.4, các trạm B4, B5]. 3. Lựa chọn công suất máy biến áp trong các TBAPX - Trạm B1, Vì phân xưởng cơ khí số 1 thuộc hộ loại 1 nên phải đặt 2 máy. Phân xưởng có 20% phụ tải loại 3, trường hợp 1 máy biến áp sự cố ta sẽ cắt 20% loại 3 đi, chỉ còn phải cấp điện cho 80% phụ tải loại 1. Áp dụng công thức [ 6.6] và [6.8] tính được: kVA S S tt dmb 690 2 1380 2 kVA S S S tt sc dmb 788 4 , 1 1380 8 , 0 4 , 1 % 80 4 , 1 Vậy tại trạm B1 đặt 2 máy biến áp 800 kVA. - Trạm B2. Tương tự trạm B1 - kVA S S tt dmb 525 2 1050 2 - kVA S S S tt sc dmb 600 4 , 1 1050 8 , 0 4 , 1 % 80 4 , 1 Vậy tại trạm B3 đặt 2 máy biến áp 800 kVA. - Trạm B4. Trạm này cấp điện cho 3 phân xưởng [phân xưởng cơ khí số 4, trạm bơm và phân xưởng sửa chữa cơ khí]: S4 = 1200 kVA, cos = 0,6 S4 = 720 + j 960 kVA SB = 160 kVA, cos = 0,8 SB = 144 + j 96 kVA Ssch = 250 kVA, cos = 0,6 SSc = 150 + j 200kVA Phụ tải tính toán của cả 3 phân xưởng tức là phụ tải của trạm B4 là: SB4= 200] + 96 + [960 + 150] + 144 + [720 2 2 = 1614 kVA. Khi 1 biến áp sự cố ta sẽ cắt 20% phụ tải loại 3 của phân xưởng cơ khí số 4, cắt toàn bộ phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Khi đó công suất cần cấp là: Ss c =0,8S4+ SB . = 0,8 [720 + j 960] + [144 + j96] = 720+ j 864 kVA. Ss c = kVA 1125 864 + [720 2 2 Từ các số liệu SB4 và ss c tính được:
- 16. sc dmb 803 4 , 1 1125 4 , 1 Vậy tại trạm B4 đặt 2 máy 850 kVA. - Trạm B5 : Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp và nhà hành chính: Sb5=S5 + SHC S5 = 1100 kVA, cos = 0,6 S5 = 660 + J 880 kVA SHC = 125 kVA, cos = 0,8 SHC = 100 + J 75 kVA SB5 = S5 + SHC = 760 + j 955 kVA SB5 = 995 + 760 2 2 = 1220 kVA. Khi một máy biến áp sự cố, ta sẽ cắt 20% phụ tải của phân xưởng lắp ráp và 50% của nhà hành chính: Ssc = 0,8S5+ 0 ,5 SHC= 0,8 [660 + j 880] + 0,5 [100 + j 75] = 678 + j 741,5 kVA Ssc = 741,5 + 678 2 2 = 1004 kVA Áp dụng các công thức quen thuộc,tínhđược: kVA Sdmb 610 2 1220 kVA Sdmb 717 4 , 1 1004 Vậy tại trạm B5 đặt 2 máy 800 kVA. - Trạm B6.Trạm này chỉ cấp điện cho phân xưỏng nhiệt luyện, phân xưởng này 100% loại IF, nghĩa là Ssc = Stt. áp dụng công thức [6.6] và [6.7]. kVA S S tt dmb 625 2 1250 2 kVA S S sc dmb 893 4 , 1 1250 4 , 1 Vậy tại trạm B6 đặt 2 máy biến áp 1000 kVA. Kết quả chọn máy biến áp cho các TBAPX ghi trong bảng tổng kết sau đây, vị trí đặt các TBAPX xem hình 6.4. Bảng kết quả chọn máy biến áp cho các TBAPX STT Tên phân xưởng Stt, kVA Ssc, kVA Sdmb, kVA Số máy Tên trạm
- 17. khí số 1 1380 1104 800 2 B1 2 PX cơ khí số 2 1050 840 630 2 B2 3 PX cơ khí số 3 1325 1060 800 2 B3 4 PX cơ khí số 4 1502 1110 800 2 B5 7 PX SCCK 8 Trạm bơm 5 PX lắp ráp 1220 1004 800 2 B6 9 Nhà hành chính 6 PX nhiệt luyện 1250 1250 1000 2 B6 Hình 6.4.Vị trí đặt các TBAPX trên mặt bằng nhà máy.
- 18. đặt các TBAPX Về vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng cần lưu ý là vị trí tối ưu đặt các TBAPX là trọng tâm phụ tải. - Với trạm cấp điện cho một phân xưởng thì trọng tâm phụ tải chính là trọng tâm hình học của phân xưởng, tức là nằm giữa phân xưởng. Tuy nhiên trong phân xưởng đã đặt máy theo thiết kế dây chuyền công nghệ, ta sẽ đặt các tạm kề vào tường phân xưởng gần trọng tâm phụ tải [ các trạm B1, B2, B3, B6] - Với các trạm cấp điện 2,3 phân xưởng, tâm phụ tải sẽ nằm trên đường nối trọng tâm hình học các phân xưởng. Tuy nhiên, để đảm bảo mỹ quan và không ảnh hưởng đến giao thông, ta cũng đặt kề với phân xưởng có phụ tải lớn nhất dịch về phía các phân xưởng còn lại [ trạm B4, B5] 5. Vị trí đặt TBATT [ hoặc TPPTT] của nhà máy Vị trí tối ưu đạt TBATT [ hoặc TPPTT] của nhà máy là trọng tâm phụ tải của toàn nhà máy M [ X,Y]; Để xác định M [ X,Y] ta thành lập hệ tọa độ nhóm trên hình 6.4, sau đó xác định tọa độ của 9 phân xưởng, cuối cùng với các tọa độ của từng phân xưởng và phụ tải tính toán đã biết của từng phân xưởng xác định được tọa độ của điểm M [ X,Y]: 6 , 9 6538 ... 1300 . 5 , 8 1050 . 5 1380 . 2 i i i S S X X 1 , 7 6538 ... 1300 . 2 1050 . 2 , 3 1380 . 2 , 3 i i i S S Y Y Vậy vị trí tối ưu đặt TBATT [ hoặc TPPTT] là M [9,6;7,1] BÀI 6.9 Trạm biến áp trung gian đặt hai máy biến áp 25.000 kVA – 110/11 kV điều chỉnh điện áp dưới tải có số đầu phân áp là 9 x 1,78%. Yêu cầu lựa chọn loại máy và đầu phân áp cho máy biến áp, biết rằng: - Phụ tải của trạm biến áp thuộc hộ loai 1. - Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. - Điện áp tại thanh cái hạ áp đã quy đổi về cao áp tương ứng với ba chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu, sự cố là: U’Hmax = 115,933 kV; U’Hmin= 111,411 kV: ' U’Hsc= 113,521 kV. Giải Vì trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, việc lựa chọn đầu phân áp máy biến áp phải đảm bảo tiêu chuẩn quy định [6.10].
- 19. = 10,5 kV; UHminyc = UHdm = 10 kV; UHscyc= UHdm + 1,05 UHdm= 1 0 + 1 5 kV. Trước hết, căn cứ vào công thức [6.12] và [6.13] xác định điện áp tính toán của đầu phân áp ở chế độ cực đại và cực tiểu: kV U U U U yc H Hdm H pa 454 , 121 5 , 10 11 933 , 115 . ' max max max kV U U U U yc H Hdm H pa 552 , 122 5 , 10 11 933 , 115 . ' min min min kV U pasc 926 , 118 5 , 10 11 521 , 115 Đầu phân áp tính toán trung bình: kV U U U pamn pa patb 0 , 122 2 552 , 122 454 , 121 2 max Chọn đầu phân áp gần nhất là đầu n = 3. Với n = 3 Upatc = 115 kV + 3 x1,78%. 115=121,141 kV Với đầu phân áp tiêu chuẩn đã chọn. tính được điện áp thực tại thanh cái hạ áp trong ba chế độ phụ tải theo [6.15] - [6.17]: kV U U U U patc hdm h h 527 , 10 141 , 121 11 . 933 , 115 . ' max max kV U U U U patc hdm h h 116 , 10 141 , 121 11 . 411 , 111 . ' min min kV U U U U patc hdm hsc hsc 308 , 10 141 , 121 11 . 521 , 113 . ' Kiểm tra lại các giá trị điện áp trên so với lệch tiêu chuẩn: kV U U U U H H h % 27 , 5 100 . 10 10 527 , 10 100 . 'max max kV U U U U H H H h % 16 , 1 100 . 10 10 116 , 10 100 . ' min min
- 20. ~ % 5 max yc h U min h U > % 0 max yc h U % 5 0 hscyc hsc U U Nếu không yêu cầu thật chính xác, chấp nhặn điện áp tại thanh cái hạ áp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn 1,16% so với yêu cầu thì có the chọn máy biến áp thường với đầu phân áp cố định cho ba chế độ phụ tải: Upatc - 121,14 kV, tức là đặt nấc điều chỉnh n = 3. Nếu yêu cầu chính xác cao phải chọn máy biến áp điều áp dưới tải với ba nấc điều chỉnh cho ba chế độ phụ tải như sau: - Chế độ phụ tải cực đại: n = 3 -> Upatc = 121.141 kV; - Chế độ phụ tải cực tiểu: n = 4 ->UpQtc= 123,19 kV; - Chế độ sự cố: n=2-> Upntc = 119,09 kV. Tiến hành kiểm tra các đầu phân áp đã chọn: kV Uh 527 , 10 141 , 121 11 . 933 , 115 max kV U U U U H H h % 27 , 5 100 . 10 10 527 , 10 100 . 'max max ~ % 5 max yc h U kV x Uh 948 , 9 19 , 123 11 411 , 111 min % 0 52 , 0 100 . 10 10 948 , 9 min min yc h h U U kV Uhsc 486 , 10 100 . 09 , 119 11 . 521 , 113 % 5 0 % 86 , 4 100 . 10 10 486 , 10 max hscyc h U U Kết luận: Chọn dùng máy biến áp điều áp dưới tải với ba đầu phân áp như trên là thỏa mãn. BÀI 6.10 Trạm biến áp 110/10kV cấp điện cho phụ tải loại 3,yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.Điện áp chính xác của các thanh cái hạ áp trạm quy về cao áp tương đối với ba chế độ phụ tải là: UH ' max =102,53 kV;
- 21. Hsc ' =98,47 kV Yêu cầu lựa chọn loại máy và đầu phân áp. Giải: Vì trạm yêu cầu điều chỉnh áp thường.Việc chọn đầu phân áp máy biến áp phải đảm bảo tiêu chuẩn quy định[6.11]. U yc H max % +2,5%U yc H max 10,25 kV; U yc H min % +7,5% U yc H min 10,75 kV; UHscyc % -2,5% UHscyc 9,75 kV. Trước hết,căn cứ vào công thức [6.11] và [6.13] xác định điện áp tính toán của các đầu phân áp tương ứng với ba chế độ phụ tải: U pa max == 25 , 10 5 , 10 . 53 , 102 = 105,03 kV. U pamix = U U U yc H Hdm H min ' min . = 75 , 10 5 , 10 . 53 , 102 = 102,1 kV.1 U pacs = U U U Hscyc Hdm Hsc . ' = 75 , 9 5 , 10 . 47 , 98 = 106,04 kV. Đầu phân áp trung bình: U patb = 2 min max U U pa pa = 103,565 kV. Máy biến áp điều chỉnh thường có 5 đầu phân áp 0, % 5 , 2 , % 5 . Nhìn vào trị số của các đầu phân áp nhận thấy,nếu chọn loại máy biến áp 115/10,5kV như trên[ kV kV U U Hdm cđđ 5 , 10 ; 115 ] thì không có đầu phân áp nào thõa mãn yêu cầu
- 22. áp.Ở trạm này ta cần chọn loại biến áp điều chỉnh thường có điện áp định mức 110/10,5kV. Chọn đầu phân áp tiêu chuẩn m= -2 U patc =104,5 kV. Kiểm tra đầu phân áp đã chọn cho ba chế độ điện áp: UH max = U U U patc Hdm H . ' max = 5 , 104 5 , 10 . 53 , 102 =10,302 kV; UH min = U U U patc Hdm H . ' min = 5 , 104 5 , 10 . 47 , 98 =,503 kV; UHsc = U U U patc Hdm Hsc . ' = 5 , 104 5 , 10 . 47 , 98 =9,8942 kV. Kiểm tra lại theo tiêu chuẩn [6.11]: U yc H max %= U U U yc H Hdm H max ' max . = 10 10 302 , 10 .100 =3,02 % U yc H min %= U U U yc H Hdm H min ' min . = 10 10 503 , 10 .100 = 5,03 % UHscyc %= U U U Hscyc Hdm Hsc . ' = 10 10 894 , 9 .100 = -1,06 % Nhận xét: U yc H max % = 3,02% > +2,5 % U yc H min % =5,03% < +7,5 % U yc H min % = -10,06% > -2,5 % Chọn máy biến áp điều chỉnh thường với đầu phân áp cố định n= -2 là thỏa mãn.
- 23. áp trung gian đặt một biến áp 10.000kVA -115/11kV cấp điện cho hộ loại 3,yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.Điện áp chính xác của thanh cái hạ áp trạm quy về cao áp ở ba chế độ phụ tải là: UH ' max = 112,25 kV; U H ' min = 110,75 kV; U Hsc ' = 101,37 kV Yêu cầu lựa chọn đầu phân áp cho máy biến áp. Giải: Vì trạm yêu cầu điều chỉnh điện áp thường, việc chọn đầu phân áp phải thỏa mãn quy định[6.11]: U yc H max % +2,5%U yc H max 10,25 kV; U yc H min % +7,5% U yc H min 10,75 kV; UHscyc % -2,5% UHscyc 9,75 kV. Căn cứ vào của biến áp là 11k,áp dụng công thức [6.12],[6.13] tính được: U pa max = U U U yc H Hdm H max ' max . = 25 , 10 11 . 25 , 112 = 120,46 kV; U pamix = U U U yc H Hdm H min ' min . = 75 , 10 11 . 75 , 110 = 113,32 kV; U patb = 2 32 , 113 46 , 120 =116,89 kV. Máy biến áp thường có có 5 đầu phân áp tức là có các nấc:
- 24. pa 2 = 109,25 kV; n = -1U pa 1 =112,125 kV; n = 0U pa0 =115 kV; n = +1U pa1 =117,875 kV; n = +2U pa2 =120,75 kV. Chọn đầu phân áp gần nhất U pa2 = 117,875 kV = U patc . Kiểm tra đầu phân áp đã chọn với 3 chế độ điện áp. UH max = U U U patc Hdm H . ' max = 875 , 117 11 . 25 , 112 = 10,479kV; UH min = U U U patc Hdm H . ' min = 875 , 117 11 . 75 , 110 = 10,335 kV; UHsc = U U U patc Hdm Hsc . ' = 875 , 117 11 . 37 , 101 = 9,459 kV. Độ lệnh điện áp tại thanh cái hạ áp ứng với 3 chế độ phụ tải: UH max %= U U U Hdm H max .100= 10 10 479 , 10 .100 = 4,79 % U H min %= U U U Hdm H min = 10 10 335 , 10 .100 = 3,35 % U Hsc %= U U U Hsc Hđđ Hsc = 10 10 459 , 9 = - 5,41 % So sánh tiêu chuẩn [6.11]. UH max % = 4,79 % > +2,5% đạt yêu cầu
- 25. 3,35 % < + 7,5% đạt yêu cầu UHsc % = -5,41 % < -2,5% không đạt yêu cầu Ở chế độ sự cố phải chọn n= -1, nghĩa là chọn đầu phân áp: U patc = 112,125 kV.Khi đó: UHsc = U U U patc Hdm Hsc . ' = 125 , 112 11 . 37 , 101 = 9,944 kV U Hsc %= U U U Hđđ Hdm Hsc = 10 10 944 , 9 .100 = -0,56% > -2,5%. Kết luận: Qua tính toán ta quyết định chọn đầu phân áp cho máy biến áp như sau: -Trong chế độ cực đại, cực tiểu chọn chung 1 đầu phân áp 117,875kV. -Trong chế độ sự cố chọn đầu phân áp 112,125kV. Vẫn sử dụng máy biến áp điều chỉnh thường, khi chuyển nấc sẽ cắt tải[vì hộ loại 3 cho phép cắt điện khi cần thiết].