Đề tài Thiết kế trạm biến áp trung gian 110/35/22kV E313 Giao Thủy – Nam Định

TSF1994 DTSF1994 - Loại Điện Điện - Cấp chính xác 0.5 0.5 - Dao diện scada Xung đầu ra Có 9. Bộ chuyển đổi Trong CD194Z – 2S4 Nằm trong tủ RTU 10. Phụ kiện dung cho lắp đặt như bu long Có Có Bảng 14: Các thông số của tủ đầu vào các lộ phía 35Kv và 22Kv Mô tả Tủ đầu vào của các lộ 35kV Tủ đầu vào các lộ 24kV 1. Loại máy cắt - Nhà sản xuất / nơi sản xuất Suzhou areva T Dwitchg/china Areva/indonesia - Loại Trong nhà, có vỏ kim loại và kéo ra kéo vào được Trong nhà, có vỏ kim loại và kéo ra kéo vào được - Kính thước: cao x rộng x sâu (mm) 2500 ×1300 ×2760 2330 ×800 ×1065 - Số lượng (tủ) 04 06 2. Máy cắt - Chất cách điện SF6 Chân không - Điện áp danh định,kv 38.5 24 - Dòng danh định, A 630 630 - Tần số, Hz 50 50 - Dòng cắt danh định, kA 16 16 - Dòng ngắn mạch đỉnh 40 40 kAp - Dòng ngắn mạch trong 1s, kA 16 16 - Tổng thời gian cắt tối đa ( từ lúc nhận tín hiệu cắt đến khi dập tắt hồ quang,ms ) ≤75ms 55 - 62 -Thời gian mở ( từ lúc nhận tín hiệu cắt đến khi tiếp điểm mở), ms 36 - 55ms 40 - 47 + Không có dòng , ms ≤36ms <40ms + Dòng cắt danh định 100%, ms ≤55ms 40 - 47 - Khoảng thời gian tối đa cắt giữa pha đầu và pha cuối MC, ms ≤55ms 40 - 47 - Khoảng thời gian tối đa đóng giữa pha đầu và pha cuối MC, ms ≤75ms 50 - 55 - Loại thiết bị đóng Bằng tay/mô tơ Bằng tay/mô tơ - Côg suất tại Uđm ,W 250 250 - Trọng lương máy cắt, kg 180 135 - Truyên động ơ khí Lò xo Lò xo - Loại máy vận hành máy cắt + Đóng Có Cuộn đồng + Mở Có Cuộn cắt - Udanh định của mô tơ, VDC 220 220 - Điện áp mạch điều khiển, VDC 220 220 3. Thanh cái - Tiết diện thanh cái mm2 ∅63 ×4 2 ×80×10 - Nguyên liệu thanh cái Đồng Đồng - Nhiệt độ thanh cái vận hành liên tục tại dòng danh định ℃ 65k 40℃ - Dòng danh định, A 1250 2000 - Dòng ngắn mạch chịu trong 1s, kA 16 16 4. Cầu dao tiếp đất Đóng nhanh Đóng nhanh - Loại 38,5 24 - Số pha 03 03 - Dòng ngắn mạch chịu trong 1s, kA 16 16 - Dòng chịu ngắn mạch 3 pha không đối xứng tối đa, kA 40 40 5. Máy biến dòng Loại Cách điện nhựa đúc tổng hợp Cách điện nhựa đúc tổng hợp - Tỉ số dòng thứ cấp,A 200 – 400 400 - 800 - Tỉ số dòng sơ cấp, A 1 1 - Dòng ngắn mạch chịug thời gian, kA 16 16 - Dung lượng và cấp chính xác + Cuộn số 1 CI 0.5 – 15VA CI 0.5 – 15VA + Cuộn số 2 5P 20 – 15VA 5P 20 – 15VA Khả năng quá tải dòng sơ cấp liên tục % 120 120 6. Rơ bảo vệ * Qúa dòng có DMT và quá dòng có IDMT chạm đất - Loại Loại số Loại số - Màn hình LCD LCD - Dòng điện danh định, A 1 1 - Tần số danh định, Hz 50 50 - Điện áp tự dung (Vx) VDC 110 - 250 110 - 250 * Chức năng tự động đóng lại ( 79 ) Có có - Điện áp danh định (Vx) VDC 220 220 7. Đồng hồ đo chức năng[ V,A,Pf,MW,MVar,MWh,MVarh] CD194Z Có - Loại Điện Điện - Cấp chí nh xác 1.5 1.0 - Dao diện scada Có Có 8.Tất cả các phụ kiện dung cho lắp đặt Có Có Bảng 5: Thông số các máy biến điện áp phía trung áp 35 Kv và 22 kv - Mô tả Tủ máy biến điện áp 35 kv Tủ máy biến điện áp 24 kv 1. Loại máy cắt - Nhà sản xuất/nơi sản xuất Suzhou areva T Dswitchg/TQ Areva/Indonesia - Mã hiệu DNF7 PiX24 - Kich thước : cao x rộng x sâu (mm) 2500 ×1300 ×2760 2330 ×800 ×1065 - Số lượng tủ 01 01 2.Cầu chì - Điện áp danh định, kV 38,5 24 - Dòng danh định ,A 100A 100A - Dòng cắt ngắn mạch(1s),kA 16 16 3.Cầu dao tiếp đất - Loại Đóng nhanh Đóng nhanh - Điện áp danh định , kV 38,5 24 - Số pha 03 03 - Dòng ngắn mạch chịu đựng trong 1s,kA 16 16 - Dòng chịu ngắn mạch 3 pha không đối xưng tối đa,kA 40 40 - Cơ Lò xo vận hành Vận hành lò xo 4. Thiết bị khóa liên động Cuộn điện từ Có Có -Đầu vào Không Không -Đầu ra Có Có 5. Máy biến điện áp 38,5/ 3;0,113;0,11/3 243;0,113;0,11/3 - Loại cách điện Cảm ứng, cách điện nhựa đú tổng hợp Cách điện nhựa đú tổng hợp - Điện áp sơ cấp , kV - Cấp chính xác C10.5 – 100VA C10.5 – 100VA 3P – 100VA 3P – 100VA - Điện áp chịu tần số công nghiệp(1 phút) Kv ms 70 50 - Điện áp chịu xung sét, kVpeak 150 125 6. Rơ le bảo vệ * Rơ le xác định thời gian trễ điện áp cao tháp - Nhà sản xuất/nơi sản xuất ABB/Phần lan ABB/Phần lan - Loại Loại kỹ thuật số Loại kỹ thuật số - Dải cài đặt điện áp 10% - 300% 10% - 300% - Dải cài đặt thời gian ms 15 - 300 -Tiêu chuẩn IEC 61850 IEC 61850 * Rơ le xác định thời gian trễ tần số thấp Integrated in REF541 Nằm trong REF541 - Loại Kỹ thuật số Kỹ thuật số - Màn hình LCD LCD - Mức bảo vệ Có IP 54 - Dòng danh định(In), A 1 1 - Tần số danh định, Hz 50 50 - Điện tự dung, VDC 220 – 250 220 - 250 - Dải cài đặt tần số thấp 40 – 75Hz 40 – 75Hz - Dải cải đặt thời gian, Ms 0,1 – 30s - Độ chính xác + Cài đặt tần số Hz ±0,02% ±0,02% + Cài đặt đồng hồ 0,10% 0,10% + Điện áp phục hồi ±5% cài đặt ±5% cài đặt + Điện áp giới hạn ±15% ±15% - Giao thức thông tin, tiêu chuẩn IEC 61850 IEC 61850 - Đồng hồ đa chức năng Có Có 7. Tất cả các phụ kiện dung cho lắp đặt Có Có Bảng 16: Tủ liên lạc thanh cái 35Kv và 22Kv Mô tả Phía 35kV Phía 22kV 1. Loại máy cắt - Nhà sản xuất/nơi sản xuất Suzhou areva T Dswitchg/TQ Areva/Indonesia - Kính thước: cao x rộng x sâu (mm) 2500 ×1300 ×2760 2330 ×800 ×1065 - Số lượng 2. Cầu dao cách ly 0,1 0,1 - Nhà sản xuất/nơi sản xuất -Điện áp danh định, kV 38,5 - Dòng danh định, kA 2000 2000 - Dòng cắt danh định, kA 16 16 3. Tất cả các phụ kiện dung cho lắp đặt như bulong, ốc vít Có Có IV.TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE CHO CHẠM 1. Khái quát về rơ le kỹ thuât số Rơ le số là sản phẩm của công nghệ cao và là sản phẩm của sự phát triển của khoa học kỹ thuật. So với các rơ le thế hệ cũ thì rơ le số có những ưu điểm sau: + Độ tin cậy làm việc cao do: - Hạn chế nhiều và sai số do nguyên lý truyền tín hiệu bằng số: - Sử dụng các linh kiện có công suất tiêu tụ rất nhỏ nên nhiệt độ bên trong thiết bị khi làm việc không cao - Không sử dụng phần động trong mạch logic nên không có quan tính không bị kẹt dò rỉ - Có khả năng kết hợp với nhiều chức năng bảo vệ trong một thiết bị thay vì phải sử dụng nhiều role riêng rẽ. Điều này làm tăng độ tin cậy của role vì giảm thiểu được các dây nối bên ngoài - Không bị trôi tham số trong quá trình vận hành + Có khả năng tự lập trình được nên có độ linh hoạt cao , dễ dàng sử dụng cho các đối tượng bảo vệ khác nhau + Độ nhạy, độ chính xác cao,thời gian tác động nhanh + Khả năng bảo vệ tinh vi,sát với ngưỡng chịu đựng của bảo vệ + Thời gian hiệu chỉnh ngắn nên không phải cắt điện lâu khi đưa vào vận hành + Có khả năng đo lường và nối mạng phục vụ cho việc đo lường điều khiển , giảm sát,điều chỉnh tự động từ xa + Có chức năng ghi nhớ các sự kiện và hiện tượng bất thường phục vụ cho việc phân bố sự cố. * Nguyên lý làm việc của role số Role số làm việc trên nguyên tắc đo lường số. Các trị số của đại lượng tương tự dòng và áp nhận được từ phía thứ cấp của máy biến dòng điện và biến điện áp là những biến đầu của role số Sau khi qua các bộ lọc tương tự,bộ lấy mẫu, các tín hiệu này sẽ được chuyển thành các tín hiệu số. Tùy theo nguyên tắc bảo vệ , tần số lấy màu có thể thay đổi trong khoảng từ 12 đến 20 mẫu trong một chu kỳ của dòng điện công nghiệp Nguyên lý làm việc của role dựa trên dải thuật tính toán theo chu trình các đại lượng điện từ trị số của dòng và áp đã lấy mẫu. Trong quá trình tính toán liên tục này sẽ phát hiện ra chế độ sự cố sau một vài phép tính nối tiếp nhau, khi đó bảo vệ sẽ tác động bộ xử lý sẽ gửi tín hiệu đến các role đầu ra điều khiển cắt máy cắt. Sơ đồ khối chức năng của role số. Thiếu hình của Việt với 1 ít word 2. Tính toán bảo vệ quá dòng cho khối đường dây: 2.1. Thiết bị sử dụng Ta sử dụng tủ bảo vệ PP2 cho 2 đường dây 110kV và ngăn máy cắt phân đoạn 110kV bao gồm các thiết bị chính: Thiết bị bảo vệ cho đường dây đi Lạc Quần Thiết bị bảo vệ cho đường dây đi Hải Hậu Thiết bị bảo vệ cho ngăn máy cắt phân đoạn 110kV a. Thiết bị bảo vệ cho mỗi đường dây 110kV bao gồm: + Hộp bộ rơle khoảng cách kỹ thuật số bao gồm các chức năng: Bảo vệ khoảng cách (F21) 3 cấp hướng thuận, 1 cấp hướng ngược Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng (F67/67N) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian (F50/51) Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian (F50/51N) Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (F50BF) Tự động đóng lặp lại và kiểm tra đồng bộ (F79/25) Bảo vệ kém điện áp và quá điện áp (F27/59) Ghi sự cố (FR) Xác định điểm sự cố (FL) Nhận và gửi tín hiệu bảo vệ và cắt liên động đến đầu đường dây đối diện (F85) Chức năng giám sát mạch điện áp Chức năng phản hồi (Encho funtion) Khóa chống dao động công suất Mạch tăng tốc độ bảo vệ khi đóng máy cắt vào điểm ngắn mạch + Hộp bộ rơle quá dòng kỹ thuật số bao gồm các chức năng: Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng (F67/67N) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian (F50/51) Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian (F50/51N) Nhận và gửi tín hiệu bảo vệ và cắt liên động đến đầu đường dây đối diện (F85) + Rơle giám sát mạch cắt (F74) + Các rơle Trip/Lockout + Bộ thử nghiệm + Các rơle trung gian, rơle thời gian, biến dòng trung gian, cầu chì, áptômát Việc trao đổi tín hiệu với đầu đường dây đối diện của bảo vệ khoảng cách , quá dòng chạm đất có hướng và cắt liên động được thực hiện quan kênh thông tin quang. b. Thiết bị bảo vệ cho ngăn máy cắt phân đoạn 110kV bao gồm: + Hộp rơle quá dòng kỹ thuật số bao gồm các chức năng: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian (F50/51) Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian (F50/51N) Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (F50BF) Nhận và gửi tín hiệu bảo vệ và cắt liên động đến đầu đường dây đối diện (F85). + Rơle kiểm tra đồng bộ (F25): 1 bộ + Rơle giám sát mạch cắt (F74): 2 bộ + Các rơle Trip/Lockout + Bộ thử nghiệm +Các rơle trung gian, rơ le thời gian, biến dòng trung gian, cầu chì, 2.2. Bảo vệ đường dây truyền tải 110kV: a. Bảo vệ quá dòng cho đường dây 110kV (51): Theo như kết quả tính toán trên ta căn cứ vào dòng điện làm việc cực đại ta chọn biến dòng có Iđm.Bll=400, tức là hệ số biến dòng ni=400/l=400. Dự kiến máy biến dòng được chọn mắc theo sơ đồ sao thiếu (phản ứng theo dòng pha) nên hệ số sơ đồ ksđ=1. Hệ số tin cậy ktc=1,2. Do rơle chọn là loại rơle số nên có hệ số trở về là ktv=1, ta có: Dòng điện khởi động của bảo vệ: (A) Dòng điện khởi động của rơle được xác định như sau: Ikd.R =ktcktv.Ilv.M.ksd = 8001.0,9 = 720 (A) Chọn rơle 7SJ513 với dòng điện rơle Id.k=0,9A Dòng khởi động thực tế của bảo vệ: Ikd.BV =niksd.Id.R = 8001.0,9 = 720 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = IN minIkd BV = INI(2)Ikd BV = √3. INI2.Ikd BV = √3.5,705.1022.720 = 6,862 Ta thấy knh.BV = 6,862 > 1,2. Vậy bảo vệ đáp ứng yêu cầu. + Xác định thời gian tác động của bảo vệ: - Bội số dòng ngắn mạch tại điểm N1 của bảo vệ: mI.BV = INIni.IdR = 5,705.103400.0,9 = 15,847 - Thời gian đặt của bảo vệ là: tđ=0,1s - Coi đặc tính thời gian của rơle có độ dốc chuẩn, thời gian tác động thực tế của bảo vệ là: t = td.0,14mI.B V 0,02-1 = 0,1.0,1415,8470,02-1 = 0,246s * Tính bảo vệ cắt nhanh cho khối đường dây truyền tải: Dòng điện khởi động của rơle bảo vệ cắt nhanh được xác định như sau: Ikd CN.R = ktcni.ksd.IN.Max.ng= 1,2400.1.5,705.103= 17,115 (A) Chọn rơle có dòng đặt là Iđ.RCN=18A Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh: Ikd.CN = IdRCN.niksd = 18.4001 = 7200 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = IN MinIkd CN = 0,87.INIIds BV = 0,87.5,705.1037200 = 0,689 < 2 Vậy bảo vệ cắt nhanh chỉ đảm bảo được một phần của bảo vệ đường dây nên nó chỉ có thể làm bảo vệ dự phòng. 2.2. Tính toán bảo vệ quá dòng cho khối đường cáp xuất tuyến phía 35kV: 2.2.1 Tính toán bảo vệ dòng điện cực đại: Theo như kết quả tính toán trên ta căn cứ vào dòng điện làm việc cực đại ta chọn biến dòng có Idm B[] = 400, tức là hệ số biến dòng ni = 400/1=400. Dự kiến máy biến dòng được chọn mắc theo sơ đồ sao thiếu (phản ứng theo dòng pha) nên hệ số sơ đồ ksđ=1, hệ số tin cậy ktc=1,2. Do rơle chọn là loại rơle số nên có hệ số trở về là ktv=1, ta có: * Tính cho xuất tuyến j01: Dòng điện khởi động của bảo vệ: (A) Dòng điện khởi động của rơle được xác định như sau: Ikd.R = ktvktc .ni .kd.R = IlvM = 1,21.4000.1.839,78 = 2,52 (A) Chọn rơle 7SJ513 với dòng điện rơle Id.R=2,6A Dòng khởi động thực tế của bảo vệ: Ikd.BV = niksd.Id.R = 4001.2,6 = 1040 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = INminIkd.BV = INI(2)Ikd.BV = √3.INI2.Ikd.BV = √3.4,278.1032.1040 = 3,56 Ta thấy knh.BV = 3,56 > 1,2. Vậy bảo vệ đáp ứng yêu cầu. + Xác định thời gian tác động của bảo vệ: - Bội số dòng ngắn mạch tại điểm N1 của bảo vệ: M2.BV = INIni.IdR = 4,728.103400.2,6 = 4,113 - Thời gian đặt của bảo vệ là: tđ = 0,1s - Coi đặc tính thời gian của rơle có độ dốc chuẩn, thời gian tác động thực tế của bảo vệ là: t = td.0,14m2.BV0,02-1 = 0,1.0,144,1130,02-1 = 0,49s 2.2.2 Tính bảo vệ cắt nhanh cho khối đường dây truyền tải: Dòng điện khởi động của rơle bảo vệ cắt nhanh được xác định như sau: Ikd.CN.k = ktcni.ksd.IN.Max.ng = 1,2400.1.4,689.103 = 14,067(A) Chọn rơle có dòng đặt là Id.RCN=14,5A Dòng khởi động thực tế của dòng cắt nhanh: Ikd.CN = Id.RNC.niksd = 14,5.4001 = 5800 (A) Độ nhạy của bảo vệ: knh = IN.MinIkd.CN = 0,87.INIIkd.CN = 0,87.4,6891035800 = 0,703 3. Bảo vệ máy biến áp: Máy biến áp là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống điện, nếu máy biến áp bị sự cố sẽ dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn bộ hay một phần hộ tiêu thụ, làm ảnh hưởng tới sản xuất, có thể gây nguy hiểm cho thiết bị và con người. Mặt khác giá của máy biến áp so với các thiết bị khác trong trạm là cao hơn rất nhiều, chi phí về sửa chữa cũng lớn do đó máy biến áp phải được bảo vệ. Tùy theo công suất, vị trí, vai trò của máy biến áp trong hệ thống mà lựa chọn phương thức bảo vệ cho thích hợp. Những loại bảo vệ thường dùng trong trạm đối với từng loại sự cố và chế độ làm việc không bình thường được thể hiện trong bảng sau: Bảng: Các hư hỏng và loại bảo vệ thường gặp trong máy biến áp Loại hư hỏng Loại bảo vệ Ngắn mạch một pha hoặc nhiều pha chạm đất Bảo vệ so lệch hãm. Bảo vệ so lệch thứ tự không (chống chạm đất hạn chế). Bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không Chạm chập các vòng dây. Thùng dầu thủng hoặc bị rò rỉ Bảo vệ rơle khí Quá tải Quá dòng nhiệt Quá bão hòa từ Chống quá bão hòa từ Với trạm được thiết kế ta lựa chọn các loại bảo vệ như sau: 1. Tủ bảo vệ PP1 cho máy biến áp T1-110/35/22kV bao gồm các thiết bị chính: + Hợp bộ rơle so lệch dòng điện kĩ thuật số, bao gồm các chức năng sau: Bảo vệ so lệch (87T) Bảo vệ chống chạm đất bên trong MBA (64) Bảo vệ quá tải (49) Ghi sự cố (FR) + Hợp bộ rơle dòng điện kĩ thuật số phía 110kV của MBA T1-110/35/22kV, bao gồm các chức năng sau: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian (50/51) Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian (50/51N) Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (F50BF) + Các rơle trung gian và rơle tín hiệu của các bảo vệ đi kèm MBA hơi, nhiệt độ dầu, mức dầu, nhiệt độ cuộn dây + Rơ le giám sát mạch cắt (F74): 2 bộ + Các rơle Trip/Lockout + Bộ thử nghiệm Bộ cảm biến nhiệt độ được chế tạo từ chất bán dẫn hoặc Platin, đặt ở phía trên thùng dầu máy biến áp. Khi nhiệt độ máy biến áp tăng từ 70-750 C, bộ khuếch đại 4 đóng quạt gió, nếu nhiệt độ tiếp tục tăng bộ khuếch đại 6 đóng bơm dầu tuần hoàn. Nếu nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng thì bộ khuếch đại 3báo tín hiệu và đo lường nhiệt độ cho nhân viên vận hành biết để có biện pháp xử lý như: giảm bớt phụ tải. Sauk hi giảm bớt phụ tải mà nhiệt độ dầu máy biến áp vẫn tiếp tục tăng đến khoảng 1170C tương ứng với nhiệt độ cao nhất của cuộn dây,bộ tích phần thời gian sẽ làm việc, theo quy định thì với nhiệt độ này máy biến áp làm việc trong 6 giờ sẽ cho tín hiệu đến bộ khuếch đại 2 đưa tín hiệu cắt máy biến áp. 4.2 Bảo vệ rơ le hơi Một trong những bảo vệ chính chống các dạng sự cố khác nhau trong máy biến áp là bảo vệ rơ le hơi. Bảo vệ này phản ứng với mọi loại sự cố xảy ra trong thùng máy biến áp. Rơ le hơi làm việc theo nguyên lý không điện. Bảo vệ rơ le hơi là loại bảo vệ rất đơn giản và có thời gian tác động nhanh, nhưng chỉ phản ứng với các sự cố xảy ra bên trong thùng dầu máy biến áp.Vì thế nó không thể làm bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ khác. 4.3 Bảo vệ dòng điện thứ tự không máy biến áp Bảo vệ dòng điện thứ tự không máy biến áp là cấp bảo vệ cuối cùng của dòng I0 trong mạch cùng cấp điện áp, nó đóng vai trò bảo vệ chống sự ngắn mạch một pha trong máy biến áp và bảo vệ dự phòng cho mạng điện. Dòng khởi động của bảo vệ được chỉnh định theo dòng điện không cân bằng. Bảo vệ có duy trì thời gian và đưa tín hiệu tới các chỉ thị cảnh báo hiệu hoặc đi cắt máy cắt. Phương án bảo vệ dòng điện thứ tự không được thể hiện trong hình. Khi ngắn mạch một pha chạm đất thì dòng chạm đất được xác định bởi các chế độ làm việc của điểm trung tính trong hệ thống.Lưới điện trung tính cách ly có dòng chạm đất nhỏ, thường vài chục ampe. Lưới điện trung tính nối đất trực tiếp có dòng chạm đất lớn. -Giá trị dòng điện chạm đất ngưỡng thấp được tính như sau: I0> =khc .( 3.I0 –kfi.I1 ) Trong đó: Kfi –hệ số được cài đặt trong rơ le để tính thành phần sai số cực đại đo dòng điện thứ tự không qua rơ le trong chế độ tải. Với rơ le số thì thường lấy kfi =0. Khc –hệ số hiệu chỉnh, khc =1,5-2 3.I0- tổng dòng thứ tự không 3 pha. Giá trị I0 được hiệu chỉnh theo sai số của biến dòng trong chế độ làm việc toàn pha và dòng ngắn mạch ba pha ngoài cực đại. I0> =kat.kkck.kkcb.IN.ngmax Trong đó Kat –hệ số an toàn Kkck –sai số do thành phần không chu kỳ, kkck =1 Kkcb –hệ số tính đến thành phần không cân bằng, kkcb =0,05 – 1 Thông thường giá trị dòng chạm đất ( I0>) được lấy trong khoảng 0,2 – 0,8 lần dòng định mức máy biến áp (InBA) mạng điện có trung tính nối đất trực tiếp ta lấy : I0> =0,4.InBA *Tính giá trị cài đặt cho bảo vệ phía 110kV Dòng định mức của máy biến áp phía 110kV InBA = = (A) Giá trị khởi động của bảo vệ: I0> = 0,4.200,817 =80,33 (A) Dòng khởi động của rơ le IkđR = (A) Chọn dòng đặt của rơ le là: Iđ =0,21 (A) Dòng khởi động thực tế của bảo vệ: IkđBV1 =ni.Iđ =400.0,21 =84 (A) *Tính giá trị cài đặt cho bảo vệ phía 22kV Dòng định mức của máy biến áp phía 22kV: InBA = = (A) Giá trị khởi động của bảo vệ: I0> = 0,4.962,25 =384,9 (A) Dòng khởi động của rơ le IkđR = (A) Chọn dòng đặt của rơ le là: Iđ =0,25 (A) Dòng khởi động thực tế của bảo vệ: IkđBV1 =ni.Iđ =1600.0,25 =400 (A) 4.4 Bảo vệ quá dòng máy biến áp Đối với máy biến áp ta sử dụng bảo vệ quá dòng đặc tính thời gian 2 cấp. Phía 110kV ta sử dụng biến dòng có ni =400.Máy biến dòng mắc theo sơ đồ sao đủ nên hệ số sơ đồ ksd =1, hệ số tin cậy của bảo vệ ktc =1,2.Chọn rơ le bảo vệ là loại rơ le số,hệ số trở về ktv =1. Dòng điện định mức của máy biến áp: InBA = = (A) Dòng điện làm việc lớn nhất chính là dòng điện khi sự cố 1 máy biến áp: InBA =1,4 =1,4(A) Dòng điện ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ: INngmax =IN1 =5,705 (kA) *Tính bảo vệ dòng điện cực đại: Dòng điện khởi động của bảo vệ: Ikd = ktc.Ilvmax / ktv =1,2.281,14 / 1=337,368 (A) Dòng khởi động của rơ le IkđR =ksd .Ikd / ni =1.337,368/400 =0,843 (A) Chọn rơ le 7SJ513 với dòng đặt của rơ le Iđ.R =0,9 (A) Dòng khởi động thực tế của bảo vệ: IkđBV =ni.Iđ.R /ksd =400.0,9/ 1=360 (A) Độ nhạy của bảo vệ Knh =INmin / IkđBV = Vậy knh >1,2.Vậy bảo vệ đáp ứng độ nhạy. *Tính bảo vệ cắt nhanh cho máy biến áp Dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh được chọn từ 1 trong 2 điều kiện sau: Lớn hơn dòng điện ngắn mạch ngoài : IN1(3) = 5,705 kA Dòng đột biến từ hóa của máy biến áp: Iđb = kđb .IBA Trong đó: kđb : hệ số đột biến từ hóa có giá trị từ 3-5, ta chọn kđb =5 Iđb = 5. 200,82 =1004,1 A = 1,0041 kA Do INmax.ng > Iđb nên dòng khởi động của bảo vệ được chọn theo dòng ngắn mạch ngoài: IkđCN = kat . INmax.ng = 1,25.5,705.103 =6846 (A) Dòng khởi động của rơ le: IkđCNR = ksd. IkđCN / ni =1.6846 /400 =17,115 (A) Chọn rơ le 7SJ511 với dòng đặt của rơ le Iđ.R = 17,5 (A) Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh IkđBVCN = ni. Iđ.R / ksd =400.17,5 /1=7000 (A) Độ nhạy của bảo vệ Knh = INmin / Ikđ.BVCN =0,87.IN / Ikđ.BVCN =0,87.5,705.103 =0,709 < 2 Vậy thực chất bảo vệ cắt nhanh chỉ có thể đảm bảo một phần và nó chỉ đóng vai trò của 1 bảo vệ dự phòng cho máy biến áp. Dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất mà bảo vệ cắt tác động tin cậy với độ nhạy knh = 2 là: Ik = knh. Ikđ.BVCN = 2.7000 =14000 (A) Thời gian tác động của bảo vệ : tbv = 0. 4.5 Bảo vệ so lệch máy biến áp: *Nguyên tắc của bảo vệ so lệch Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch có hãm dùng cho máy biến áp 3 cuộn dây. Hình sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch máy biến áp 3 cuộn dây Trước khi đưa vào so sánh phải qua các bước sau: *Cân bằng sai lệch về biên độ Để đảm bảo được sự cân bằng về biên độ, các đại lượng tính toán cần được quy về cùng một đơn vị cơ sở. Với MBA 2 cuộn dây công suất cơ sở là công suất của MBA, còn với MBA có từ 3 cuộn dây trở lên thì công suất cơ sở là công suất danh định của cuộn dây có công suất lớn nhất. Điện áp cơ sở là điện áp danh định của cuộn sơ cấp máy biến áp, khi có dòng cơ sở của mỗi cuộn dây được tính bằng công thức: Trong đó: SCS,i : là công suất cơ sở Un,i : là điện áp danh định của cuộn dây thứ i MBA Từ đây rơ le tính được hệ số cân bằng sai lệch về biên độ Trong đó :In,i là dòng điện phía sơ cấp danh định của BI thứ i Dòng điện cơ sở của từng cuộn dây và hệ số cân bằng sai lệch về biên độ sẽ được rơ le tự tính toán và hiển thị trong rơ le. Hệ số cân bằng này phải thỏa mãn các điều kiện sau: Kam,i ≤ 5; ; kam,i,lower ≥ 0,7 *Cân bằng pha Do sự lệch của dòng điện và điện áp các phía của cuộn dây máy biến áp nên trước khi đưa vào để tính toán so lệch rơ le phải cân bằng sự lệch pha của dòng điện. Dựa vào các tham số của đối tượng được bảo vệ đã khai báo trong rơ le mà rơ le sẽ tính toán với hệ số cân bằng thích hợp. *So sánh các đại lượng đo lường và các đặc tính tác động Sau khi dòng đầu vào đã thích ứng với tỉ số biến dòng, tổ đấy dây, xử lý dòng thứ tự không, các đại lượng cần thiết cho bảo vệ so lệch được tính toán từ dòng trong các pha IA ,IB , IC ,bộ vi xử lý sẽ so sánh về mặt trị số theo các công thức sau: Dòng điện so lệch: Id = Dòng điện hãm : IR = Trong đó:I1 ,I2 ,I3 lần lượt là dòng điện chạy qua các bảo vệ BI1 ,BI2,BI3 đặt ở các phía cao, trung và hạ của MBA. *Đặc tính vùng của bảo vệ so lệch Hình a: Đặc tính vùng tác động của bảo vệ so lệch +Đặc tính vùng tác động có 2 điểm gập: điểm gập đầu tiên phụ thuộc vào trị số chỉnh định bảo vệ so lệch ngưỡng thấp DIFF : Idiff > điểm gập thứ hai được xác định bằng hệ số chỉnh định dòng điện hãm DIFF: IR, m2 +Phương trình đặc trưng cho 3 dải so lệch Phương trình đặc trưng cho dải : 0 ≤ IR ≤ 0,5. Idiff > Id = Idiff > Phương trình đặc trưng cho dải : 0,5. Idiff > < IR ≤ IR,m2 Id =m1.IR + Idiff > (1-0,5m1) Phương trình đặc trưng cho dải: IR,m2 < IR Id =m2.IR + Idiff > (1-0,5m1) + 4(m1 –m2 ) Trong đó: +m1 : là hệ số góc của đặc tính trong dải : 0,5. Idiff > < IR ≤ IR,m2 +m2 : là hệ số góc trong dải IR,m2 < IR Ngưỡng điều chỉnh xác định DIFF: Idiff > được xác định theo dòng qua MBA trong chế độ làm việc bình thường nhằm tránh tác động nhầm do không cân bằng sinh ra bởi sai số của thiết bị đo lường. Trên ngưỡng điều chỉnh DIFF: Idiff >> rơ le sẽ tác động không cần tính toán đến hãm hài bậc cao. Trên ngưỡng điều chỉnh DIFF: Idiff >>> dòng hãm và bộ phát điện bão hòa không còn được tính đến, lúc đó rơ le sẽ tác động mà không cần quan tâm đến biến hãm và bộ phát hiện bão hòa. Chọn sơ đồ nối dây của máy biến dòng: Vì sơ đồ nối dây của máy biến áp là Y0 / ∆ / Y0 nên ta chọn sơ đồ của nối dây của máy biến dòng là ∆ /Y/∆ ,như vậy hệ số sơ đồ phía cao áp và hạ áp là ksdd1,3 =√3 còn phía trung áp ksđ,2 =1. +Xét bảo vệ so lệch giữa cuộn cao áp và trung áp: Giá trị dòng điện thứ 2 phía của máy biến dòng ở chế độ định mức: A A Sai số do sự chênh lệch dòng điện phía thứ cấp: Dòng điện không cân bằng: Ikckmax =(ka.kcl.si + sAuđc +s2i ).IN.ng.max Các biến dòng ta chọn là loại bão hòa nhanh nên ka =1,các máy biến dòng ở hai phía khác nhau nên kcl =1, sai số của máy biến dòng là si =0,1,như vậy Ikcbmax = (1.1.0,1 + 0,1 +0,425).5,705.103 =3565,625 A Dòng điện khởi động của bảo vệ: Ikđ =ktc.Ikcbmax =1,2.3565,625 =4278,75 A Dòng khởi động của rơ le: A Chọn rơ le 7UT512 với dòng đặt Iđ.R = 2,5A Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch: A Dòng ngắn mạch nhỏ nhất trong vùng bảo vệ là dòng ngắn mạch 2 pha trước thanh cái phía thứ cấp, trên thực tế thì dòng ngắn mạch này cũng chính bằng dòng ngắn mạch 2 pha ngoài vùng bảo vệ IN2(2) , do vậy độ nhạy của bảo vệ là; Vậy knh =1,03 < 2,chưa đảm bảo độ nhạy cần thiết. Xét bảo vệ sô lệch giữa cuộn dây cao áp 110kV và hạ áp 22kV Giá trị dòng điện thứ cấp 2 phía của máy biến dòng ở chế độ định mức: A A Sai số do sự chênh lệch dòng điện phía thứ cấp: Dòng điện không cân bằng: Ikckmax =(ka.kcl.si +sAu dc +s2i ).IN.ngmax Các biến dòng ta chọn là loại bão hòa nhanh nên ka =1, các máy biến dòng ở hai phía khác nhau nên kcl =1, sai số của máy biến dòng là si = 0,1, như vậy. Ikcbmax = (1.1.0,1 +0,1+0,039).5,705.103 =1363,495 A Dòng điện khởi động của bảo vệ: Ikđ.B =ktc.Ikcb.max =1,2.1363,495 =1636,194 A Dòng khởi động của rơ le: A Chọn rơ le 7UT512 với đặt Iđ.R =1,5A Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch: A Dòng ngắn mạch nhỏ nhất trong vùng bảo vệ là dòng ngắn mạch 2 pha trước thanh cái phía thứ cấp, trên thực tế thì dòng ngắn mạch này cũng chính bằng dòng ngắn mạch 2 pha ngoài vùng bảo vệ IN3(2) do vậy độ nhạy của bảo vệ là: Vậy knh=2,03 >2, đảm bảo độ nhạy cần thiết. Chương VII HỆ THỐNG NỐI ĐẤT VÀ BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP CHO TRẠM Bảo vệ quá điện áp cho trạm Các yêu cầu về mặt kĩ thuật Mục đích thiết kế đảm bảo yêu cầu là toàn bộ các thiết bị của trạm nằm trong phạm vi bảo vệ của hệ thống chống sét và giảm vốn đầu tư với điều kiện vẫn đảm bảo được về mặt kĩ thuật và mỹ thuật cho trạm. Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào nhà máy điện và trạm phân phối ngoài trời thường bố trí cột thu lôi trên các độ cao có sẵn như cột, xà, đèn Đối với trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên có thể đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm. Các trục của các kết cấu trên đó có đặt cột thu lôi phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét Is khuếch tán vào đất theo 3-4 thanh cái của hệ thống nối đất. Khoảng cách giữa 2 điểm nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15m. Đối với trạm 35kV trở xuống bố trí cột thu lôi trực tiếp trên xà thì phải tăng cường cách điện của nó lên đến mức cách điện của cấp điện áp 110kV. Nếu không phải chon cột thu lôi độc lập. Khi dùng cột thu lôi độc lập cần phải chú ý đến khoảng cách giữa các cột thu lôi và các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột đến vật được bảo vệ. Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi thì dây dẫn điện đến phải cho vào ống chì và chôn sâu vào đất. Để đảm bảo về mặt cơ giới và để chống ăn mòn cần phải tuân theo đúng quy định về loại vật liệu và tiết diện dây dẫn dùng trên mặt đất và dưới mặt đất. Đặc điểm của trạm -Trạm biến áp 110/35/22 kV có kích thước 42 x 42 m -Bao gồm 1 máy biến áp. -Trạm biến áp được cung cấp bởi 1 nguồn điện. Chiều cao lớn nhất cần được bảo vệ phía 110kV là 11m -Chiều cao lớn nhất cần được bảo vệ phía 35kV là 6,6 m Dựa vào sơ đồ mặt bằng của trạm ta xác định số lượng cột là 3 cột và các vị trí đặt chúng.Ta đi kiểm tra về mặt kĩ thuật: a.Khoảng cách giữa các cột là k, 3 cột này tạo thành một tam giác. Ta tính chiều dài các cạnh của tam giác: .k1k3 =27m .k2k3 = m .k1k2 = m b.Xác định chiều cao hiệu dụng của các cột ha ≥ D / 8p D- là đường kính vòng tròn ngoại tiếp của hình tam giác k1k2k3: Với p : là chu vi của tam giác k1k2k3 : m D= m Thay vào công thức : ha ≥ D / 8p ta được ha ≥ 36,65 / 8 =4,5. Chọn ha = 5 m chiều cao cột thu lôi phía 110kV h=hx + ha =11+5 =16m p=1 *Kiểm tra ngoài tam giác: +Hai cột k1 và k3 Ta có k1k3 =27m Để bảo vệ công trình hx =11 , thì độ cao thấp nhất h0 tương ứng phmaj vi bảo vệ nhỏ nhất trên mặt đất phải thỏa mãn điều kiện ( giả sử hx > 2/3h0) -> 4=0,75.h0 -0,75.11 ->h0 =16,33 m Kiểm tra : 2/3h0 = 10,89 <hx =11m.Vậy thỏa mãn. Dựa vào quan hệ H= h+11 =h0 + k1k3 /7 =16,33 + 27/7 =20,19 m +Hai cột k1 –k2 Ta có .k1k2 = 33,57 m Bán kính nhỏ nhất giữa cặp k1 –k2 là ab Xét 2 tam giác vuông đồng dạng ck1k2 và ak1b ta có -> m Với hx = 11m nằm ngoài 2 cột, chiều cao thấp nhất h0 phải thỏa mãn điều kiện (với giả thiết hx < 2/3h0 ) -> 7,97 =1,5h0 -1,875.11 ->h0 =19,06 m Kiểm tra 2/3h0 =12,71 m > hx =11m. Vậy thỏa mãn điều kiện chọn. Với H=h +11 =h0 +a/7 = 19,06+33,57/7 =23,86 m +Hai cột k2 –k3: Ta có k2k3 =32,83 m Bán kính hỏ nhất giữa cặp k2 –k3 là de Xét 2 tam giác vuông đồng dạng gk3k2 và dk3e ta có -> m Với hx = 11m nằm ngoài 2 cột, chiều cao thấp nhất h0 phải thỏa mãn điều kiện (với giả thiết hx < 2/3h0 ) -> 6,82 =1,5h0 -1,875.11 -> h0 =18,3m Kiểm tra 2/3h0 =12,2 m > hx =11.Vậy thỏa mãn điều kiện chọn. Với H=h+11=h0+a/7 = 18,3+32,83/7 =22,99 m Từ kết quả ta chọn H=23,86 m Kiểm tra lại bán kính bảo vệ tối thiểu giữa k1, k2, k3 H=24 m -> 2/3H =2/3.24 =16m >hx =11m nên: =1,5.24 ( m > 4m được chọn là tối thiểu. Vậy với chiều cột thu lôi là 24m thì toàn bộ công trình được bảo vệ. Chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi ha = 24-11 =13 m Kiểm tra bề ngang hẹp nhất : 2bx = 4R = 4.15,375 .=23,8 m -> bx =11,9 m Các cột thu sét bảo vệ mức thấp cho trạm *Bảo vệ nhà điều hành và phân phối Nhà 1 tầng kích thước 14,4 x 23m, độ cao của nhà là 4,8 m Ta dự định đặt hai cột thu lôi có chiều cao h trên nóc nhà và ở vị trí như hình vẽ: Để kim thu sét có thể bảo vệ toàn bộ khu nhà thì hmin xác định như sau: Giả sử hx <2/3h0 Với hx =4,8m , r0x =7,2 m ->h0 =(7,2 +1,875.4,8) / 1,5 =10,8 m h=h0 +a/7 =10,8 +23/7 =14,08 m chọn h=15m và kim thu sét cao 10m. Bán kính bảo vệ cột =13,5 m Bảo vệchống sét đánh lan truyền vào trạm Để bảo vệ chống sét lan truyền vào trạm người ta sử dụng kết hợp giữa ba loại chống sét đó là chống sét van kết hợp với chống sét ống và khe hở phóng điện. Khe hở phóng điện là thiết bị chống sét đơn giản nhất gồm 2 điện cực, trong đó có một điện cực nối với mạch còn điện cực kia nối với đất. Khi làm việc bình thường khe hở cách ly những phần tử mạng điện với đất.Khi có song quá điện áp chạy trên đường dây, khe hở phóng điện sẽ phóng điện và truyền xuống đất. Chông sét ống gồm 2 khe hở phóng điện l1 và l2. K he hở l1 được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí như fibro, bakelit hay phi-niolat.Khi sóng điện áp quá cao thì l1 và l2 đều phóng điện.Dưới tác dụng của hồ quang, chất sinh khí phát nóng và sản sinh ra nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng tới hàng chục atm và thổi tắt hồ quang. Chống sét van gồm hai phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở làm việc. Khe hở phóng điện của chống sét van là một chuỗi các khe hở nhỏ. Điện trở làm việc là điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế trị số dòng điện ngắn mạch chạm đất qua chống sét van khi sóng quá điện áp chọc thủng các khe hở phóng điện.Dòng điện này cần phải hạn chế để việc dập tắt hồ quang trong khe hở phóng điện được dễ dàng sau khi chống sét van làm việc. Người ta dùng kết hợp các loại bảo vệ này như sau: Các chống sét van đã được lựa chọn ở phần trên, ở các cấp điện áp khác nhau ta dùng các chống sét van có điện áp tương ứng. Các chống sét van gồm có 96kV,72kV,51kV, 24kV lắp đặt các phía đầu vào của máy biến áp. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm bằng kim thu sét được lắp đặt trên các cột cổng của hệ thống phân phối 110kV, kết hợp đặt các kim thu sét trên các cột ăng ten thông tin vô tuyến của trạm. Hệ thống nối đất Do dây chống sét bảo vệ đường dây 110kV được nối vào hệ thống nối đất chung của trạm nên điện trở nối đất tự nhiên ở đây là điện trở hệ thống “dây chống sét-cột”. Ta có công thức tính điện trở nối đất tự nhiên : Trong đó: Điện trở suất đo được của đất ρđ =50 Ωm ta chọn Rc =10Ω là điện trở nối đất ở tần số công nghiệp. Rcs –điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt. Dây chống sét ta chọn dây C-70 có Rcs =2,38 Ω/km tra trong giáo trình kĩ thuật điện cao áp. Trạm được cung cấp bởi 1 lộ vào phía 110kV nên ta tận dụng phần nối đất tự nhiên của đường dây này. Ta tính chiều dài của mỗi khoảng vượt của các lộ vào l=200m. Vậy Rcs =2,38.200.10-3 =0,476 Ω Điện trở của bộ đường dây chống sét cột: Ω Vậy điện trở nối đất tự nhiên cho toàn trạm Rtn =1,96Ω. Vậy theo quy phạm ta phải thiết kế điện trở nhân tạo sao cho đảm bảo yêu cầu: -> Rnt ≤Ω Thiết bị nối đất bao gồm các điện cực và dây nối đất. Các điện cực nối đất bao gồm điện cực thẳng đứng được đóng sâu vào trong đất và điện cực ngang được chôn ngầm ở độ sâu nhất định. Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Khi có trang bị nối đất, dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện của thiết bị với vỏ bị hư hỏng sẽ chạy qua vỏ thiết bị theo dây dẫn nối đất xuống các điện cực và chạy tản vào trong đất. Do công trình được xây dựng trên vùng đất nhiễm mặn ăn mòn kim loại để tránh ăn mòn thì lưới nối đất dùng dây rải bằng thanh đồng dẹt 40x4 rải theo diện tích trạm thành các ô lưới , lien kết với các cọc tiếp đất bằng đồng Ф22 dài 2,5 m Lưới nối đất được chôn sâu ở độ sâu 0,8m so với nền trạm, đầu trên của của cọc nằm ở độ sâu 0,7m.Liên kết giữa lưới và cọc tiếp địa bằng hàn hơi. Theo quy định của EVN trị số điện trở nối đất cho phéo của trạm 110kV là: R ≤ [Rcp] =0,5 Ω Điện trở suất của đất ở khu vực đặt trạm ρđ =50 Ωm Điện trở tản của một cực được xác định theo công thức Trong đó L: chiều dài của cọc nối đất ρđ : điện trở suất của đất d- đường kính của cọc nối đất h-chiều sâu chôn cọc được tính từ mặt đất đến giữa cọc tiếp đất h= l/2 + 0,7 = 2,5/2 + 0,7 =1,95 m K- hệ số hiệu chỉnh của đất, công trình xây dựng trên vùng đất khô, K =1,2 Như vậy: Rđ = Số lượng cọc theo lý thuyết là: (cọc) cọc Khoảng cách giữa 2 cọc tiếp địa Với a=9,8 m, l=2,5m nên a/l =3,92 tra bảng hệ số sử dụng cọc ta có ɳtđ =0,61 Số lượng cọc kể đến hệ số sử dụng cọc là: cọc m -> a/l =2,4 tra bảng có hệ số sử dụng cọc là Điện trở nối đất của số cọc vừa tính được: Chọn thanh nối các cọc tiếp địa là thanh đồng dẹt 40x4mm,được chôn sâu 0,8 m.Các cọc tiếp địa nối với nhau thành mạch vòng dọc theo tường rào trạm một khoảng 0,5 m. Do các thanh nối có : Chiều dài L= 33.6 = 198 m =19800 cm Độ chôn sâu: h=h0 + b/2 =0,8 + 0,04/2 =0,82 m =82 cm Điện trở nối đất của thanh nối xác định trên cơ sở phân bố cọc tiếp địa theo mạch vòng khép kín do đó: Điện trở nối đất của thanh nối có tính đến hệ số sử dụng của thanh nối với a/l =2,4; n=33 cọc -> ɳthn =0,46 -> Điện trở nối đất nhân tạo tổng của toàn hệ thống nối đất: Vậy hệ thống nối đất tính toán gồm có 33 cọc và một thanh nối hàn liên kết các cọc với nhau thỏa mãn điều kiện điện trở nối đất của hệ thống. *Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống nối đất theo 2 điều kiện: +Diện tích tiếp xúc với đất của hệ thống cọc phải lớn hơn hoặc bằng điện tích tính toán (diện tích xung quanh). S(cm) ≥ Stt Stt =0,12.Iđ. Trong đó: Iđ : dòng điện ngắn mạch chạm đất lấy bằng dòng điện ngắn mạch ổn định một pha với đất ->Iđ =3,233 kA -tgd : thời gian giả định ngắn mạch (s) tgd = 1,1 (s) Stt= cm2 Shệ thống =nl(2b – 0,8) =46.250.(2.20/0,95 -0,8) =17431 cm2 >Sđ Thiết diện tối thiểu của cọc tiếp địa phải thỏa mãn điều kiện: F ≥ Ftt F- thiết diện của cọc tiếp địa F=a.b=40x4=160 ( mm2) Ftt –tiết diện của dây: (mm2) c- hằng số, với đồng c=171 F=160 mm2 ≥ Ftt =19,829 mm2 Như vậy thỏa mãn điều kiện bền nhiệt CHƯƠNG VIII HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ NGUỒN ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG TRẠM Hệ thống chiếu sáng 1.Chiếu sáng ngoài trời + Chiếu sáng sân phân phối của trạm được thực hiện bởi dàn đèn pha 4 bóng công suất mỗi bóng là 400W treo trên cột chiếu sang độc lập ở độ cao 16m. Góc chiếu và độ chiếu được thiết kế bao trùm toàn bộ trong phạm vi hàng rào trạm. +Chiếu sang nội bộ máy biến áp được thực hiện bởi hai đèn pha, công suất mỗi đèn là 400W treo trên cột chiếu sang độc lập ở độ cao 16m. +Chiếu sang quanh trạm được thiết kế bằng các đèn cầu công suất 70W lắp trên các cột cao 3,4m. Các cột đèn được đặt sát tường rào trạm và cứ khoảng 20 -25 m được bố trí một cột đèn. 2.Chiếu sang trong nhà +Chiếu sáng làm việc trong nhà điều khiển và phân phối bằng hệ thống đèn nêông và đèn sợi đốt, được cung cấp nguồn bằng hệ thống điện tự dùng xoay chiều 380/220V. +Chiếu sáng sự cố bằng các đèn sợi đốt và được cung cấp bằng nguồn bằng hệ thống điện tự dùng một chiều 220-DC. Các đèn chiếu sáng sự cố được đặt tại phòng điều khiển, phòng phân phối và phòng acquy. +Phòng ắc quy được chiếu sáng bằng các đèn sợi đốt có trang bị phòng nổ. Điều hòa không khí Để tạo ra một môi trường làm việc tốt cho con người quản lý vận hành cũng như đảm bảo yêu cầu về bảo vệ thiết bị trong phòng điều khiển và phân phối. +Phòng phân phối có kích thước 14,4 m x 8,2 mx3,8m =448,7 m3 trong đó đặt các thiết bị có tỏa nhiệt.Căn cứ vào điều kiện khí hậu khu vực đặt trạm, căn cứ vào yêu cầu của phòng phân phối, căn cứ vào kết cấu vật liệu của nhà, phòng sẽ được trang bị 4 máy điều hòa 2 cục 1 chiều công suất làm lạnh là 24000 BTU. +Phòng điều khiển có kích thước 12,4m x 8,6m x3,8m =405,23 m3. Tương tự như trên ta chọn đặt 4 máy điều hòa nhiệt độ có công suất lạnh 24000 BTU. +Phòng làm việc có kích thước 3,6m x 4,2m x 3m =45,36 m3, căn cứ vào yêu cầu của phòng làm việc, căn cứ vào kết cấu vật liệu của nhà, ta chọn 1 máy điều hòa có công suất 12000BTU +Phòng ac quy do thường xuyên đóng cửa, để đảm bảo cho người quản lý vận hành, kiểm tra định kỳ. Phòng được bố trí 1 quạt có công suất hút đạt lưu lượng 350 m3 /h +Phòng vệ sinh được bố trí 2 quạt có công suất hút đạt lưu lượng 350 m3 /h Nguồn điện tự dùng Trong nhà máy điện và trạm biến áp, nguồn điện thao tác làm nhiệm vụ cung cấp điện cho các thiết bị bảo vệ, tự động hóa, điều khiển, tín hiệu, chiếu sáng sự cố,các cơ cấu tự dùng quan trọngNguồn điện thao tác cần có độ tin cậy cao, độc lập với lưới điện chính hay sự cố, có công suất đủ lớn để đảm bảo sự làm việc chắc chắn của các thiết bị trong chế độ nặng nề nhất, điện áp trên thanh góp cần có độ ổn định cao. Muốn vậy, các nguồn thao tác và lưới phân phối cần có độ dự trữ lớn, đảm bảo an toàn, dễ sử dụng và một yêu cầu chung nữa là kinh tế. Nguồn thao tác có thể là một chiều hoặc xoay chiều. Song để có độ tin cậy cung cấp điện cao và cấu tạo của các thiết bị điện đơn giản, gọn nhẹ, trong các nhà máy điện và trạm biến áp lớn người ta thường sử dụng nguồn thao tác một chiều , mặc dù giá thành của chúng đắt và vận hành khá phức tạp. Nguồn thao tác một chiều thường là ac quy và các thiết bị chỉnh lưu công suất lớn. Điện áp một chiều thường được sử dụng trực tiếp, nhưng trong một số trường hợp người ta dùng bộ nghịch lưu tạo điện áp xoay chiều an toàn để cung cấp điện cho các máy tính và các phương tiện bảo vệ điện tử trong các nhà máy điện và các trạm biến áp có hệ thống thứ cấp hiện đại. Điện áp của nguồn thao tác một chiều thường là 220V và 110V đối với các lưới cung cấp cho rơ le và thiết bị điều khiển ; 60V,48V và 24V đối với các mạch tín hiệu, thông tin Máy biến áp tự dùng Công suất của nguồn tự dùng đã được tính toán trên cơ sở các phụ tải tự dùng của trạm như: các động cơ đóng máy cắt, dao cách ly, các động cơ quạt gió, điều hòa, điều chỉnh điện áp, bơm và các thiết bị chiếu sáng Nguồn điện tự dùng cho trạm được thiết kế với 2 nguồn cung cấp: một nguồn lấy từ thanh cái 35kV và một nguồn lấy từ thanh cái 22kV của máy biến áp 110kV T1. Công suất máy biến áp tự dùng thứ 1 được chọn là 100kVA, điện áp là 38,5±2 x 2,5% / 0,4kV, công suất máy thứ 2 cũng được chọn la 100kVA, điện áp là 23±2 x2,5% / 0,4kV. Trước mắt trạm sẽ được cấp điện từ một máy biến áp tự dùng 35kV do trạm chưa lắp đặt tủ trọn bộ 22kV. Các thông số kỹ thuật của máy biến áo tự dùng *Máy biến áp tự dùng 35kV Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây, ngâm trong dầu ngoài trời Công suất định mức 100kVA Điện áp định mức: +Điện áp cao: 38,5±2 x 2,5% kV +Điện áp hạ áp : 0,4/0,23 kV Tổ đấu dây ∆/Y0 -11 Hệ thống làm mát kiểu ONAN Điện áp ngắn mạch giữa các cuộn dây: 4,5% Nhiệt độ tăng trong cuộn dây: 600C Nhiệt độ tăng trong dầu :550C *Máy biến áp tự dùng 22kV Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây ngâm trong dầu, ngoài trời. Công suất định mức : 100 kVA Điện áp định mức: +Điện áp cao: 23±2 x2,5% kV +Điện áp hạ áp: 0,4/0,23 kV Tổ đấu dây ∆/Y0 -11 Hệ thống làm mát kiểu ONAN Điện áp ngắn mạch giữa các cuộn dây: 4,5% Nhiệt độ tăng trong cuộn dây: 600C Nhiệt độ tăng trong dầu :550C Nguồn điện tự dùng xoay chiều 380/220AC Nguồn điện tự dùng xoay chiều 380/220V được cấp điện từ 2 máy biến áp tự dùng như đã nêu ở trên. Phía 0,4kV của máy biến áp tự dùng sẽ được đấu vào tủ điện xoay chiều 380/220V đặt trong phòng điều khiển bằng cáp lực 0,6/1kV-Cu/PVC -4x95mm2. Hệ thống điện tự dùng xoay chiều này được bảo vệ bằng các át tô mát đặt trong tủ điện xoay chiều. Nguồn điện tự dùng 1 chiều 220V DC Nguồn điện tự dùng 1 chiều 220V được cung cấp bởi hệ thống ác quy 120Ah điện áp 220V – DC. Hệ thống ác quy thường xuyên được nạp thông qua các tủ chỉnh lưu. Hệ thống điện tự dùng một chiều này được bảo vệ bằng áp tô mát đặt trong tủ điện một chiều. Bảng: Các thông số của tủ máy biến áp tự dùng 100kVA Mô tả Tủ 38,5kV LBS cho máy biến áp tự dùng Tủ 24 kV LBS cho máy biến áp tự dùng 1.Loại máy cắt Nhà sản xuất/ Nơi sản xuất Suzhou areva T&D siwitchg/TQ Areva/Indonesia Kích thước: cao x rộng x sâu (mm) 2500 x1300x2760 2330 x 800 x1065 Số lượng, tủ 01 01 2.Cầu dao phụ tải 38,5kV-200A 24 Kv-200A Điện áp danh định, kV 38,5 24 Dòng danh định, A 200 400 Dòng cắt danh định, kA 16 16 Dòng xung, kAp 40 40 Dòng ngắn mạch trong 1s, kA 16 16 3.Cầu dao tiếp đất Nhà sản xuất Xian/TQ Areva Loại Đóng nhanh Đóng nhanh Điện áp danh định, kV 38,5 24 Số pha 03 03 Dòng ngắn mạch chịu đựng trong 1s, kA 16 165 Dòng chịu ngắn mạch 3 pha không đối xứng tối đa, kA 40 40 Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp (1 phút), kV 50 50 Cơ Vận hành lò xo Lò xo vận hành 4.Cầu chì 38,5 kV-200A 24 kV- 200A Điện áp danh định , kV 38,5 24 Dòng danh định, A 10 6,3 Dòng ngắn mạch chịu đựng trong 1s, kA 16 16 5.Các phụ kiện cần thiết cho lắp đặt như bulonng, ốc vít, Có Có CHƯƠNG IX HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC TỔ CHỨC QUẢN LÝ VẬN HÀNH TRẠM 1.Tổ chức thông tin Trạm biến áp 110kV Giao Thủy được trang bị thông tin phù hợp với quy mô điều hành quản lý giữa trạm Trung ương và khu vực. Trang bị liên lạc với tuyến điện thoại bưu điện giữa Trung tâm điều độ với trạm, giữa điện lực Nam Định với tram. Ngoài ra còn tính đến khả năng liên lạc truyền tín hiệu SCADA cho tương lai và truyền tín hiệu cho mạch bảo vệ. 2.Tổ chức bảo vệ an toàn và phòng cháy Để nđảm bảo an toàn chống người xâm nhập vào trạm, trạm được bố trí hàng rào bảo vệ xung quanh. Hệ thống chống cháy cho trạm được xem xét trang bị như sau: +Ngoài trời: Trang bị một bộ bình bột chữa cháy có xe đẩy tay loại T35 đặt trên vỉa hè nhà phân phối và điều khiển gần nơi máy biến áp.Ngoài ra với máy biến áp xây dựng gần bể dầu sự cố có hệ thống ống thoát dầu từ máy ra theo quy trình quy phạm của ngành. +Trong nhà: Trang bị hệ thống bình CO2 đặt tại góc các phòng điều khiển và phân phối nơi gần cưa ra vào.Cụ thể mỗi phòng trang bị 5 bình CO2 loại MT5 và 5 bình bọt loại MFZ8. 3.Tổ chức quản lý bận hành Phương thức vận hành trạm thương xuyên có người trực. Công tác vận hành của cán bộ sẽ được thực hiện khi có chỉ thị từ điều độ A0 và từ điện lực Nam Định qua hệ thống thông tin điện lực. Công nhân viên vận hành trạm dự kiến biên chế 24 người.Công tác vận hành trạm được chia làm 3 ca, 4 kíp vận hành thường xuyên trong trạm.Mỗi ca có 6 người:1 thường trực, 2 người sửa chữa, 3 người vận hành. Khu quản lý vận hành sẽ được bố trí ngay trạm tạo điều kiện thuận lợi cho công tác vận hành và sửa chữa. CHƯƠNG X THỐNG KÊ VẬT LIỆU VÀ DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH I. THỐNG KÊ VẬT LIỆU Trong thiết kế xây dựng một công trình điện gồm có hai phần, đó là thiết kế thi công phần xây dựng và phần thiết kế thi công phần điện. Phần xây dựng bao gồm giải tỏa mặt bằng xây dựng đường dây, xây dựng vị trí đặt trạm. San lấp nền, xây dựng nền móng nhà điều hành, nhà sản xuất, nhà chứa thiết bị điện Về phần điện, trong thiết kế xây dựng trạm biến áp trung gian bao gồm có thiết kế thi công xây dựng đường dây tải điện cung cấp cho trạm, tính toán lựa chọn máy biến áp, lựa chọn các thiết bị điện phân phối cao áp như máy cắt, dao cách ly, máy biến dòng điện, máy biến điện áp phía trung áp hay hạ áp gồm có tủ phân phối, cáp điện lộ tổng lộ ra Trong khuôn khổ của đề tài thực hiện chỉ đi thiết kế xây dựng phần điện cho trạm, do vậy thống kê vật liệu chỉ thống kê những trang thiết bị điện. Bảng : Bảng liệt kê các thiết bị chính trong trạm. TT Tên thiết bị và quy cách Đơn vị Số lượng 1 Sứ chuỗi 110kV Chuỗi 24 2 Sứ đứng 22kV Quả 6 3 Sứ đứng 35kV Quả 6 4 Dây dẫn ACSR-185 m 300 5 Dây dẫn ACSR-300 m 170 6 Cáp 38,5kV – 3 Cu/XLPE – 2(lx300)mm2 m 350 7 Cáp 38,5kV – 3 Cu/XLPE – 2(lx95)mm2 m 330 8 Cáp 24kV – 3 Cu/XLPE – 2(lx240)mm2 m 400 9 Cáp 24kV – 3 Cu/XLPE – 2(lx70)mm2 m 330 10 Cáp lực 0,6/1kV-Cu/PVC4x95, kèm 16 đầu cốt mm m 250 11 Cáp lực 0,6/1kV-Cu/PVC4x16, kèm 16 đầu cốt mm m 15 12 Cáp lực 0,6/1kV-Cu/PVC4x50, kèm 24 đầu cốt mm m 90 13 Hộp đấu cáp 3 pha 38,5kV ngoài trời cho cáp 300mm Bộ 6 14 Hộp đấu cáp 3 pha 38,5kV trong nhà cho cáp 300mm Bộ 6 15 Hộp đấu cáp 1 pha 24kV ngoài trời cho cáp 240mm Bộ 6 16 Hộp đấu cáp 1 pha 24kV trong nhà cho cáp 240mm Bộ 6 17 Đầu cáp 3 pha 38,5kV ngoài trời cho cáp 95mm Bộ 1 18 Đầu cáp 3 pha 38,5kV trong nhà cho cáp 95mm Bộ 1 19 Đầu cáp 3 pha 24kV ngoài trời cho cáp 70mm Bộ 1 20 Đầu cáp 3 pha 24kV trong nhà cho cáp 70mm Bộ 1 21 Xà thép L=8m, XT=8 Bộ 4 22 Xà thép L=9m, XT=9 Bộ 5 A.1 PHẦN NHẤT THỨ I Phần thiết bị 110kV Cái 1 1 Máy cắt điện 3 pha SF6-110kV/1250A-25kA/3s Cái 3 2 Máy biến dòng điện 110kV-1 pha Bộ 2 3 Dao cách ly 3 cực – 2 tiếp địa – 1250A Bộ 1 4 Dao nối đất Cái 3 5 Máy biến điện áp 110kV, một pha ngoài trời Bộ 3 6 Chống sét van 110kV 1 pha-kèm ghi sét Bộ 1 7 Chống sét van 72kV 1 pha-kèm ghi sét Máy 1 8 Máy biến áp 110kV-40MVA II Phần thiết bị 35kV 1 Chống sét van 35kV Bộ 3 2 Tủ máy cắt lộ tổng SF6-35kV-1250A-16A/3s Tủ 1 3 Tủ máy cắt lộ đi 35kV-630A-16A/3s Tủ 3 4 Tủ đo lường 35kV Tủ 1 5 Tủ bảo vệ máy biến áp tự dùng Tủ 1 6 Máy biến áp 35kV-100KVA Máy 1 III Phần thiết bị 22kV 1 Tủ máy cắt lộ tổng SF6-24kV-1250A-16A/3s Tủ 1 2 Tủ máy cắt lộ đi 24kV-630A-25A/3s Tủ 5 3 Tủ bảo vệ máy biến áp tự dùng Tủ 1 4 Tủ đo lường 22kV Tủ 1 5 Chống sét van 24kV Bộ 3 6 Máy biến áp 24kV-100kVA Máy 1 IV Phần thiết bị xoay chiều-một chiều 1 Tủ chỉnh lưu (Bộ nạp ắc qui) Tủ 2 2 Tủ phân phối xoay chiều 380/220V-AC Tủ 1 3 Tủ điện một chiều 220V-DC Tủ 1 4 Hệ thống ắc qui 220V-120Ah/10h HT 1 A.2 PHẦN NHỊ THỨ 1 Tủ điều khiển máy biến áp T1 Tủ 1 2 Tủ điều khiển 2 lộ đường dây Tủ 1 3 Tủ bảo vệ máy biến áp T1 Tủ 1 4 Tủ đấu dây ngoài trời 110kV Tủ 1 Bảng : Bảng liệt kê các thiết bị hạng mục nhà vận hành và nghỉ ca, nhà điều khiển và phân phối của trạm TT Tên thiết bị và quy cách Đơn vị Số lượng 1 Bảng điện chiếu sáng 220V, 100W Bảng 1 2 Đèn cầu thủy tinh lắp sát trần 220V, 100W Bộ 3 3 Đèn cầu thủy tinh lắp sát trần 220V, 100W, phòng nổ Bộ 5 4 Đèn huỳnh quang 220V, 1x40W Bộ 20 5 Đèn huỳnh quang 220V, 1x20W Bộ 5 6 Công tắc đơn 220V, 5A Cái 1 7 Công tắc đôi 220V, 5A Cái 5 8 Công tắc ba 220V, 5A Cái 5 9 Ổ cắm 220V, 10A Cái 20 10 Áptômát 1 pha 6A Cái 1 11 Áptômát 1 pha 20A Cái 10 12 Áptômát 1 pha 32A Cái 5 13 Áptômát 1 pha 50A Cái 1 14 Hộp điện (dùng đấu hộp số quạt và 2 áptômát 1 pha) Cái 5 15 Dây đồng 500V-PVC-2x1,5mm2 m 255 16 Dây đồng 500V-PVC-2x2,5mm2 m 220 17 Dây đồng 500V-PVC-2x4mm2 m 70 18 Cáp 0,6/1kV PVC-3x16+1x10mm2 m 65 19 Quạt trần Cái 5 20 Quạt hút lưu lượng 350m3/h Cái 5 TT Tên thiết bị và quy cách Đơn vị Số lượng 1 Bảng điện chiếu sáng Bảng 1 2 Đèn cầu thủy tinh lắp sát trần 220V-100W Bộ 12 3 Đèn cầu thủy tinh lắp tường 220V-100W Bộ 10 4 Đèn cầu thủy tinh lắp sát trần 220V-100W, phòng nổ Bộ 5 5 Đèn huỳnh quang 220V-2x40W Bộ 14 6 Đèn huỳnh quang 220V-1x40W Bộ 4 7 Công tắc đơn 220V-5A Cái 4 8 Công tắc đôi 220V-5A Cái 6 9 Công tắc ba 220V-5A Cái 2 10 Ổ cắm 220V-10A Cái 19 11 Áptômát 1 pha 20A Cái 19 12 Áptômát 2 pha 20A Cái 1 13 Áptômát 3 pha 32A Cái 5 14 Áptômát 1 pha 32A Cái 1 15 Áptômát 3 pha 80A Cái 1 16 Hộp chứa Áptômát loại 7 module Cái 2 17 Hộp chứa Áptômát loại 5 module Cái 1 18 Hộp chứa Áptômát loại 2 module Cái 2 19 Dây đồng 500V-PVC-2x1,5mm2 m 464 20 Dây đồng 500V-PVC-3x1,5mm2 m 57 21 Dây đồng 500V-PVC-2x2,5mm2 m 358 22 Cáp 0,6/1kV PVC 2x4mm2 m 216 23 Cáp 0,6/1kV PVC 4x4mm2 m 52 24 Cáp 0,6/1kV PVC 3x16 + 1x10mm2 m 20 25 Hộp nối cáp cho cáp 0,6/1kV Cu/PVC – 4x4mm2 Bộ 1 26 Điều hòa 2 cục 24000 BTU Bộ 8 27 Điều hòa 2 cục 12000 BTU Bộ 2 28 Quạt hút lưu lượng 359m3/h Cái 9 II. DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH Tổng dự toán công trình ước khoảng 67.378.941.000đ, trong đó chi phí cho dự phòng 6.456.234.000đ. Những chi phí này bao gồm cả chi phí cho xây lắp trạm, chi phí cho mua thiết bị và các chi phí khác. KẾT LUẬN & ĐỀ NGHỊ Trong quá trình thực hiện đề tài,do kiến thức hạn chế cho nên nhóm đề tài còn nhiều sai xót.Việc tính toán,lấy số liệu chưa bám sát thực tế và có phương án tối ưu nhất.Vì vậy,không tránh khỏi đề tài còn nhiều sai xót,kính mong được sự chỉ bảo tận tình của cô giáo để đề tài hoàn thiện hơn.