Thiết kế bảo vệ trạm biến áp

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc s­ ph¹m kü thuËt h­ng yªn Khoa ®iÖn - ®iÖn tö ĐỒ ÁN MÔN HỌC (CUNG CẤP ĐIỆN ) Tên đề tài : Thiết kế bảo vệ trạm biến áp Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Anh Lê Hải Âu Phạm Việt Dũng Lớp : ĐK3 Lời nói đầu Trong thời đại hiện nay, công nghiệp điện lực đóng một vai trò rất quan trọng cho sự phát triển vững mạnh của một quốc gia. Cuộc sống càng phát triển thì yêu cầu sử dụng điện càng tăng,do vậy vấn đề truyền tải điện năng đến các khu vực tiêu thụ là vấn đề quan trọng và luôn luôn được quan tâm đến.Trạm biến áp đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện, nó có nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp này sang cấp khác và là khâu trung gian để truyền tải điện.Để có thể tránh những sự cố,hư hỏng ảnh hưởng đến quá trình truyền tải điện năng, thì vấn đề bảo vệ trạm biến áp là rất quan trọng. Trong quá trình học tập và nghiên cứu bộ môn “ Cung Cấp Điện ” chúng em đã được giao đồ án “ Thiết kế trạm biến áp”.Đây là một đố án hay và tổng hợp.Đồ án của chúng em bao gồm 4 chương: Chương 1 : Tính toán phụ tải , chọn lựa dây dẫn và dung lượng máy biến áp . Chương 2 : Tính toán ngắn mạch . Chương 3 : Chọn khí cụ , tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp . Chương 4 : Tính toán bảo vệ quá áp và các biện pháp an toàn . Trong phạm vi tập đồ án nhỏ , với khả năng và tài liệu thông tin có hạn,chắc chắn còn nhiều thiếu sót,chúng em rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô Hưng yên, ngày 24 tháng 4 năm 2008 Sinh viªn NguyÔn Ngäc Anh Lª H¶i ¢u Ph¹m ViÖt Dòng Thông số nguồn cung cấp : Loại Trạm Khoảng cách điện áp cung cấp + TDL TC ( trung chuyển) 20 18 km 1300/1000 (MVA) 2,0(s) Nội dung cần trình bày : Chương 1 : Tính toán phụ tải ,chọn lựa dây dẫn và dung lượng máy biến áp . Chương 2 : Tính toán ngắn mạch . Chương 3 : Chọn khí cụ , tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp . Chương 4 : Tính toán bảo vệ quá áp và các biện pháp an toàn . CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CHỌN DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP Hiện nay có nhiều phương pháp để tính toán phụ tải .Thông thường những phương pháp đơn giản ,tính toán thuận tiện lại cho kết quả không chính xác ,còn muốn độ chính xác cao thì phương pháp tính toán lại phức tạp.Do vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế và yêu cầu cụ thể mà chọn phương án thích hợp. Thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp bao gồm 2 giai đoạn : Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế và giai đoạn bản vẽ thi công.Trong giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế ( hoặc thiết kế kỹ thuật ),ta tính sơ bộ phụ tải điện dựa trên cơ sở tổng công suất đã biết của các hộ tiêu thụ ( bộ phận ,phân xưởng hay khu nhà...) Ở giai đoạn thiết kế thi công ,ta tiến hành xác định chính xác phụ tải điện dựa vào số liệu cụ thể về các hộ tiêu thụ của các bộ phận ,phân xưởng. Khi có một hệ thống điện cụ thể , thì yêu cầu xác định một cách chính xác phụ tải điện ở các cấp của hệ thống .Do vậy,ngoài việc xác định phụ tải tính toán chúng ta còn phải tính đến tổn thất công suất của các cấp trong hệ thống điện. Trong hệ thống cung cấp điện ,tổn thất công suất xảy ra chủ yếu trên dây dẫn và trong máy biến áp. Nguyên tắc chung để tính toán phụ tải hệ thống điện là tính từ thiết bị dùng điện ngược trở về nguồn, tức là tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện. Các phương pháp tính toán phụ tải: 1. Để xác định phụ tải tính toán của các hộ tiêu thụ riêng biệt ở các điểm nút điện áp dưới 1000V trong lưới điện phân xưởng ,nên dùng phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq bởi vì phương pháp này có kết quả tương đối chính xác ,hoặc theo phưong pháp thống kê. 2. Để xác định phụ tải ở các cấp cao của hệ thống cung cấp điện ,tức là tính từ thanh cái các phân xưởng hoặc thanh cái trạm biến áp đến đường dây cung cấp cho xí nghiệp ta nên áp dụng phương pháp dựa trên cơ sở giá trị trung bình và các hệ số kmax ,khd .Trong nhiều trường hợp giá trị kmax và khd lấy trong giới hạn. 3.Khi tính sơ bộ ở giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế với các cấp cao của hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc. Trong một số trường hợp cá biệt thì có thể tính theo phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm hoặc phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất Dưới đây các số liệu đã cho,ta tính toán phụ tải theo phương pháp tổng hợp số gia. 1.1 Tính toán phụ tải : Lưới phân phối thứ nhất : Thông số lưới : Đoạn Li A-1 1-2 2-3 3-31 3-32 3-4 4-5 Chiều dài(Km) 4,5 7,5 6,0 5,5 3,5 7,0 6,5 Thông số của các điểm tải trong lưới : Điểm tải S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S(KVA) 400 750 650 350 500 600 700 0,76 0,75 0,77 0,75 0,83 0,8 0,87 Lưới phân phối thứ hai : Thông số của lưới : Đoạn Li A-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-51 51-52 Chiều dài (Km) 7,3 5,0 7,5 6,0 5,5 4,5 6,5 Thông số các điểm tải trong lưới : Điểm tải S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S(KVA) 500 650 750 550 650 560 500 0,75 0,85 0,75 0,78 0,86 0,8 0,75 Quy đổi S = P + j.Q với P = S . và Q = S . Điểm tải Lộ 1 Lộ 2 304 + j.259,96 375 + j.330,71 562,5 + j.496,07 552,5 + j.342,4 500,5 + j.414,72 562,5 + j.496,07 262,5 + j.231,5 429 + j.334,2 415 + j.278,88 559 + j.331,69 480 + j.360 448 + j.336 609 + j.345,13 375 + j.330,71 1.2 Tính toán tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế : Lộ 1 : Có = + +++++ = 3133,5 + j.2386,26 = (KVA) = +++++ = 2829,5 + j.2126,3 = (KVA) = ++++ = 1963 + j.1370,27 = (KVA) = + = 1089 + j.705,13 = (KVA) = + = 705,15 + j.510,38 = (KVA) = = 415 + j.278,88 = (KVA) = = 609 + j.345,13 = (kVA) Dòng điện trên các đoạn : Áp dụng công thức = ta được : 64,97 58,38 39,48 21,4 14,35 8,24 11,54 Theo yêu cầu kỹ thuật tiết diện đường dây trục chính đối với dây AC tối thiểu là 95 và tiết diện đường dây nhánh tối thiểu là 50 . Với = 5000 (h) = 1 Áp dụng công thức = ta được : Đoạn Li A-1 1-2 2-3 3-4 4-5 3-31 3-32 Tiêt diện tính toán 64,97 58,38 39,48 21,4 11,54 14,35 8,24 Tiết diện quy chuẩn AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-50 AC-50 Lộ 2: Tính toán tương tự với các điểm tải ở lộ 2 ta có SI = S1 + S2 +S3+S4 + S5 +S6 + S7 = 3301 + j2511,78 = 4147,97 0,79 (kVA) SII = S2 +S3+S4 + S5 +S6 + S7 = 2926 + j.2181,066 = 3649,460,8 (kVA) SIII= S3+S4 + S5 +S6 + S7 = 2373,5 + j.1838,66 = 3002,360,79 (kVA) SIV= S4 + S5 +S6 + S7 = 1811+ j.1342,588 = (kVA) SV = S5 +S6 + S7 = 1382 + j.998,41 = (kVA) SVI = S6 + S7 = 823 + j.666,72 = (kVA) SVII = S7 = 375 + j.330,72 = (kVA) Áp dụng công thức : ta được bảng sau : Đoạn Li A-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-5.1 5.1-5.2 Tiêt diện tính toán 68,5 60,2 49,5 37,2 28,1 17,5 8,25 Tiết diện quy chuẩn AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 Tính tiết diện dây từ nguồn tới trạm cung cấp : Công xuất nguồn phải cung cấp bằng tổng công xuất của lộ 1 và lộ 2 = 3133,5 + j.2386,26 + 3301 + j.2511,78 = 6434,5 + j.4898,04 = 8086,63 Tính toán tương tự như trên ta được tiết diện dây là AC-95 . 1.3 Lựa chọn công suất máy biến áp. Áp dụng phương pháp số gia, xét cho lộ 1 ta có: S12 = S1 + S2 = S2 + = 1062,63 (kVA) (với S2 lớn hơn S1 ) S123 = S12 + S3 = S12 + = 1585,85 (kVA) Sau khi tính toán xong các điểm tải ta có bảng sau: S12 S123 S1234 S12345 S123456 S1234567 1062,63 1585,85 1857,18 2253,31 2733,95 3299,94 Tương tự với lộ 2 ta có : S12 S123 S1234 S12345 S123456 S1234567 1046,13 1655,07 2093,34 2615,56 3063,29 3459,42 Sba = SLô 1 + SLộ 2 = SLộ 2 + = 6669,4 (kVA) Quy chuẩn chọn máy biến áp là TM - 6,3 MVA Ta có . Vậy 0,6 < Kmt < 1,4 là hợp lý , tận dụng được khả năng quá tải của máy biến áp. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2.1.Khái quát chung : a. Định nghĩa Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống ccđ. Vì vậy các phần tử trong hệ thống ccđ phải được tính toán lựa chọn không những làm việc tốt trong điều kiện làm việc bình thường mà còn phải chịu được trạng thái sự cố trong phạm vi cho phép . Để lựa chọn được các phần tử trong hệ thống cung cấp điện ,chúng ta phải dự đoán được các tình trạng ngắn mạch sẩy ra và tính toán được các số liệu ngắn mạch như: Dòng ngắn mạch, công suất ngắn mạch , lực điện động, nhiệt…Các số liệu này làm căn cứ quan trọng để tính toán ,thiết kế bảo vệ role, định phương thức vận hành…Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thể thiếu được trong thiết kế cung cấp điện. b.Nguyên nhân: Do hư hỏng cách điện: Do thời gian làm bụi bám bẩn sứ hay thủy tinh,do vậy độ bền cách điện của sứ giảm xuống .Kết hợp với các yếu tố thiên nhiên. Tất cả các yếu tố này làm thay đổi cấu trúc bên trong của sứ tạo khe nứt nhỏ làm giảm độ bền dẫn điện,sứ bị mất cách điện hoàn toàn, tạo ra một ngắn mạch một pha nào đó với đất. Thiết bị phân phối : không đảm bảo về kỹ thuật. c.Ứng dụng: Tính toán ngắn mạch để lựa chọn trang thiết bị khi thiết kế , đảm bảo dưới tác động xấu do ngắn mạch gây ra . Tính toán ngắn mạch để phục vụ cho tính toán , hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ và tự động hóa trong hệ thống điện nhằm loại trừ nhanh các phần tử sự cố ra khỏi hệ thống điện . Tính toán ngắn mạch để lựa chọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng ngắn mạch . TÍnh toán nối đất , bảo vệ ngắn mạch … Tính toán cụ thể: Trong thực tế, ta thấy xác xuất xảy ra ngắn mạch 1 pha là nhiều nhất (chiếm 65%) nhưng chỉ có tính chất thoáng qua. Ngắn mạch 3 pha là ít nhất ( 5%) nhưng nó quyết định quyết định tình trạng làm việc của hệ thống điện. Mặt khác, khi tính toán máy cắt và khí cụ điện ta cấn kiểm tra ổn định lực điện động của chúng xuất phát từ dạng ngắn mạch 3 pha. Lựa chọn điểm ngắn mạch tính toán : Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại đó có dòng điện đi qua khí cụ điện là lớn nhất và có số điểm tính toán là ít nhất mà vẫn có thể kiểm tra được các thiết bị điện. Ta có sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch : Chọn điện áp cơ bản Ucb = 36,5kV , đối với máy biến áp 6,3 MVA tra bảng được điện áp ngắn mạch là Un = 10,5 % Xác định điện trở các phần tử . Đối với dây AC- 95 ta tra bảng được ro = 0,33 và xo = 0,371 . Có Điện trở đường dây : Điện trở máy biến áp : Điện trở ngắn mạch đến điểm N1 tương tự ta có Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 ứng với cấp điện áp cơ bản là : (kA) Dòng điện ngắn mạch thực tế xảy ra tại điểm ngắn mạch là (kA) Tính toán tương tự với các điểm khác ta được bảng sau : Điểm tải N1 N2 N3 N4 Dòng ngắn mạch(KA) 3,72 0,92 0,511 0,5 Xác định hệ số xung kich của các điểm tải , hệ số xung kick phụ thuộc vào tỷ lệ ,trước tiên ta xét với điểm N1 : và tỷ lệ KXK1 = 1,33 ( tài liệu 5) Giá trị dòng điện xung kích (kA) Giá trị hiệu dụng dòng điện xung kick (kA) Công xuất ngắn mạch tại điểm N1 (MVA) Tính toán tương tự với các điểm ngắn mạch khác ta được bảng sau : N1 N2 N3 N4 Dòng ngắn mạch (KA) 3,72 0,92 0,511 0,5 Hệ số xung kick KXK 1,33 1,93 1,32 1,31 Dòng xung kick ixk (KA) 7 2,51 0,954 0,93 Trị hiệu dụng dòng xung kick IXK (KA) 4,11 1,52 0,56 0,55 Công xuất ngắn mạch Sn (KVA) 708,76 55,77 30,98 30,31 CHƯƠNG III: CHỌN KHÍ CỤ MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE 3.1 khái quát chung Trong quá trình làm việc, các thiết bị điện chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố tác động từ bên trong lẫn bên ngoài thiết bị. Các yếu tố bên trong gồm chế độ điện áp, chế độ nhiệt, sự dao động điện từ…Các yếu tố bên ngoài gồm các điều kiện khí tượng thuỷ văn, địa lý, tự nhiên.. Độ tin cậy của hệ thống điện phụ thuộc vào trạng thái của các thiết bị và phần tử riêng biệt.Vì vậy các thiết bị được lựa chọn và kiểm tra ở các chế độ khác nhau để chúng có thể làm việc chắc chắn và tin cậy dưới sự tác động khác nhau của nhiều yếu tố .Thông thường các thiết bị được lựa chọn theo chế độ làm việc bình thường và kiểm tra theo chế độ sự cố. Cùng với các yêu cầu về kỹ thuật các thiết bị phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế . Khí cụ dung cho trạm biến áp bao gồm máy cắt, dao cắt ly, sứ cách điện , thanh cái , máy biến điện áp, máy biến dòng để cung cấp nguồn cho ác thiết bị khác như công tơ, Ampemet ..v.v. 3.2 C¸c ®iÒu kiÖn chung ®Ó lùa chän và kiÓm tra khÝ cô ®iÖn 3.2.1 Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài a. Chọn theo điện áp định mức Khi thiết kế còn phải dự trữ độ bền cách điện nên cho phép chúnglàm việc lâu dài với điện áp cao hơn điện áp định mức từ 10÷15% và được gọi là điều kiện làm việc cực đại của khí cụ điện. Do vậy khi chọn khí cụ điện cần thỏa mãn điều kiện sau: Trong đó điện áp định mức khí cụ điện độ tăng điện áp cho phép của khí cụ điện Điện áp định mức của mạng nơi đặt khi cụ Độ lệch điện áp có thể của mạng b. Chọn theo dòng định mức Thỏa mãn điều kiện : Iđmkcd ≥ Ilvmax Trong đó Iđmkcd là dòng điệ định mức trong KCĐ do nhà chếtạo cho sẵn , Iđmkcd là dòng điện qua khi cụ điện trong thời gian dài ứng với nhiệt độ môi trường xung quang là định mức Ilvmax là dòng điện làm việc cực đại của mạng điện Các khí cụ điện ở nhiệt độ môi trường xung quang khác định mức thì ta phải tiến hành hiệu chỉnh , hệ số hiệu chỉnh là : Khc = với là nhiệth độ cho phép ứng với phần tử riêng lẻ của KCĐ là nhiệt độ môi trường xung quanh 3.2.2 Kiểm tra ổn định lực điên động Khi kiểm tra các thiết bị của mạng điện về phương diện ổn định lực điện động ta phải chọn dòng ngắn mạch lớn nhất Điều kiện kiểm tra lực điện động Imax > Ixk hay imax > ixk Trong đó : imax , Imax là trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện cực đại cho phép đặc trưng cho ổn định điện động của khí cụ điện ixk , Ixk là giá trị biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xung kich 3.2.3 Kiểm tra ổn định nhiệt Khí cụ điện ổn định nhiệt nếu thỏa mãn các điều kiện sau : I2đmnh.Tđmnh ≥ BN hay I2đmnh.Tđmnh ≥ I2∞ . tqd Trong đó BN là xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch [ A2.S ].Nó đặc trưng cho nhiệt lượng tỏa ra trong dây dẫn , khí cụ điện trong thời gian tác động của dòng ngắn mạch BN = BNCK + BNKCK BNCK là xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ BNKCK là xung lượng nhiệt thành phần không chu kỳ nếu thời gian tồn tại ngắn mạch tN > 0,1 gy có thể bỏ qua BNKCK 3.3 Chọn khí cụ 3.3.1 Chọn khí cụ cho phía 110 kV a. Chọn máy biến áp và dao cách ly Để lựa chọn máy cắt chúng ta dựa vào các thông số như Uđm mạng , Ilvmax chế độ ổn định nhiệt , ổn định động và công suất ngắn mạch hoặc dòng cắt . Trong đó thời gian bảo vệ hệ thông tbv = 1,2 gy thời gian cắt của máy cắt tMC = 0,2 gy nên tgt = tbv + tMC = 1,2 +0,2 = 1,4 gy Điện áp định mức : Uđm MCĐ > Uđm mạng Với Uđm mạng = 110 KV Dòng điện định mức : Iđm MCĐ > Ilv max (A) Trong đó : Ilv max là dòng làm việc cực đại Kđt là hệ số đồng thời , Kđt = 0,8 Dòng ổn định lực điện động : imax > ixk với ixk = 7 (KA) Dòng ổn định nhiệt trong thời gian tôđn : Công thức trên tương đương với Trong đó BN = BNCK + BNKCK nếu thời gian tồn tại ngắn mạch tN > 0,1 gy có thể bỏ qua BNKCK mà ( với ) Công suất cắt định mức Sđm cắt > SN hoặc dòng cắt Icắt > IN Đối với phía trung áp 35KV do có hai lộ đi song song với nhau , ta có thể dung hai máy cắt trên mỗi lộ để khi lộ này gặp sự cố thì lộ kia vẫn hoạt đông bịnh thường . Việc lựa chọn máy cắt trên hai lộ dây đó ta làm tương tự như lựa chọn máy cắt bên phía 110 KV với Uđm mạng = 35KV và Ilv max , Ixk là dòng làm việc cực đại và dòng xung kick tương ứng với mỗi lộ. Việc lựa chọn dao cach ly ta cũng chọn tương tự như máy cắt với bôn thông số là Uđm mạng , Ilvmax , chế độ ổn định nhiệt , và chế độ ổn định động Từ các tiêu chuẩn trên ta tra bảng chọn được máy cắt BBY-110-40/2000 của Nga ( Tài liệu 2) và dao cách ly 3DP2 của hãng Siemes . Các tham số tính toán được thể hiện trong bảng sau: Chỉ tiêu đánh giá Thông số tính toán Máy cắt BBY-110-40/2000 Dao cách ly 3DP2Siemes Điện áp,KV 110 110 123 Dòng làm việc,A 26,45 2000 1250 Ổn định nhiệt KA2.s 19,37 402.3=4800 202.1 Ổn định động,KA 7 102 60 Dòng cắt,KA 3,72 Icắt=40 b. Chọn thanh cái Dự định chọn thanh cái bằng nhôm ứng với nhiệt độ môi trường là 250Cthì nhiệt độ đốt nóng cho phép là 700C , nhiệt độ trung bình của năm là 280 , ta xác định được hệ số hiệu chỉnh Khc ===0,966 Dòng điện làm việc trên thanh cái là: (A) Với Tmax =5000÷6000 (h)suy ra Jkt = 1,1(A/mm2) ( tra bảng 8-6 sách Cung Cấp Điện ) Tiết diện thanh cái FC = ==24,89 ( mm2 ) Chọn thanh cái Nhôm có kích thước 25×3=75 mm2 .Chiều dài mỗi nhịp (khoảng cách giữa các sứ của một pha ) là l = 2 (m) khoảng cách giữa các pha a=1,5( m) Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt , yêu cầu tiết diện S của thanh cái phải lớn hơn hay bằng tiết diện ổn định nhiệt Sôđn mm2 với dòng điện ngắn mạch ổn định KA tgt thời gian giả thiết α hệ số (tài liệu 1) Vậy điều kiện ổn định nhiệt thỏa mãn S > Sôđn Kiểm tra điều kiện ổn định động. với (áp dụng với thanh cái có 3 nhịp ) = 23 Kg.Cm Lựa chọn cách đặt thanh cái như hình vẽ dưới đây : Ứng với cách thức đặt thanh cái như hình vẽ ta có công thức tính momen chong uốn như sau : (cm3) Ứng suất δn= ==73,48 (KG/cm2) < δcp=800 KG/cm2 δcp là ưng suất cho phép , đối với nhôm δcp = 800 KG/Cm2 Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo . Ta được bảng kết quả sau : Chỉ tiêu kiểm tra Biểu thức tính Thanh cái 110 kV Điện áp,KV U 110 Dòng làm việc,A IlvM 27,38 Tiết diện,mm2 F 25x3 Bố trí thanh cái,cm l,a l=200,a=150 Ổn định nhiệt KA2.cm 48,41 Momen uốn,KG.cm M= 23 Momen chống uốn KG/cm2 W=0,167.b2 .h 0,313 c. Chọn sứ cách điện Hình 2.1 Sứ cách điện Đối với ph ía 110KV ta chọn sứ OHC-110-300 có U=110KV ( TL 2); lực phá huỷ Fph=300KG Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp=0,6. Fph =0,6.2000=180 KG Lực tính toán Ftt = 1,76 . 10-2 . . = 1,76 . 10-2 . 7 . = 1,15 KG < FCP = 180KG Hệ số hiệu chỉnh K= = =1,04 với H là chiều cao của sứ được xac định như hình 2.1 H’ là chiều cao từ nền đặt sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn theo trên bề dày của thanh cái là 3 cm , nên H’ =H +1,5 Lực tính toán hiệu chỉnh Ftt’ = K. Ftt = 1,04 . 1,15 = 1,196 KG <Fcp=180KG Vậy sứ đạt yêu cầu cơ học d. Chọn máy biến dòng Máy biến dòng là một thiết bị có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số lớn xuống trị số nhỏ để cung cấp cho các thiết bị đo lường , bảo vệ Rơle và tự động hóa.Khi cần chọn máy biến dòng ta căn cứ vào vị trí đặt , điện áp định mức của mạng điện , dòng làm việc lớn nhất , cấp chính xác ..v.v. Việc lựa chọn đánh giá máy biến dòng dựa trên các chỉ tiêu được ghi trong bảng sau: Chỉ tiêu kiểm tra Thông số tính toán Máy biến dòng TΦH-110M Điện áp,KV 110 110 Dòng làm việc,A 26,45 750 Ổn định nhiệt KA2.s 19,37 602.1=3600 Ổn định động,KA 7 75 Cấp chính xác 0,5 Phụ tải S2 , VA 20 Phụ tải của máy biến dòng (tài liệu 2) Thiết bị đo đếm Công suất tiêu thụ trên các pha , VA A B C Ampemet điện từ 1,75 1,75 1,75 Watmet tác dụng 3 pha 2 phần tử 1,25 .. .. Watmet phản kháng .. 1,75 .. Công tơ tác dụng 3 pha 2 phần tử 1,25 .. 1,25 Công tơ phản kháng 0,275 0,55 0,275 Tổng 4,525 4,05 4,525 3.3.2 Chọn khí cụ cho phía 35 kV a. Chọn máy cắt và dao cách ly cho ®­êng d©y Vì phía bên thứ cấp ta phải cung cấp cho hai lộ cho nên ta sẽ chọn hai máy cắt để khi một lộ gặp sự cố thì lộ còn lại vẫn hoạt động bình thường , đảm bảo việc cung cấp điện , việc tinh toán các thông số để chọn lựa máy cắt ta tính toán tương tự như trên với Uđm = 35 kV Chỉ tiêu đánh giá Máy cắt lộ 1 Máy cắt lộ 2 Thông số tính toán BBY-35-40/3200 Thông số tính toán BBY-35-40/3200 Điện áp,KV 35 35 35 35 Dòng làm việc,A 51,976 3200 54,8 3200 Ổn định nhiệt,KA2.s 0,367 402.3=4800 0,35 402.3=4800 Ổn định động,KA 0,954 100 0,93 100 Dòng cắt,KA 0,511 Icắt=40 0,5 Icắt=40 Tương tự ta chọn được dao cách ly: Chỉ tiêu đánh giá Dao cách ly lộ 1 Dao cách ly lộ 2 Thông số tính toán SGCP36/800 Thông số tính toán SGCP36/800 Điện áp,KV 35 36 35 36 Dòng làm việc,A 51,976 800 54,8 800 Ổn định nhiệt,KA2.s 0,367 202.1 0,35 202.1 Ổn định động,KA 0,954 31,5 0,93 31,5 b. Chọn thanh cái Chỉ tiêu kiểm tra Biểu thức tính Thanh cái 35 kV Điện áp,KV U 35 Dòng làm việc,A IlvM 110,53 Tiết diện,mm2 F 30x4 Bố trí thanh cái,cm l,a l=150,a=100 Ổn định nhiệt KA2.cm 11,97 Momen uốn,KG.cm M= 2,49 Momen chống uốn KG/cm2 W=0,167.b2 .h 0,6 c. Chọn sứ cách điện Đối với phía 35KV ta chọn loại OHC-35-300 có U=35KV; lực phá huỷ Fph=300KG Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp=0,6. Fph =0,6.300=180 KG Lực tính toán Ftt = 1,76 . 10-2 . . KG Hệ số điều chỉnh K= = =1,05 Lực tính toán hiệu chỉnh Ftt’ = K. Ftt = 1,05 . 0,166 = 0,174 KG <Fcp=180KG Vậy sứ đạt yêu cầu cơ học d. chọn máy biến dòng Ta chọn máy biên dòng 4MA76 (TL2 ) Chỉ tiêu kiểm tra Thông số tính toán Máy biến dòng 4MA76 Điện áp,KV 35 36 Dòng làm việc,A 106,776 200 Ổn định nhiệt KA2.s 0,922.1,4=1,185 802.1=6400 Ổn định động,KA 1,93 120 Cấp chính xác 1 Phụ tải S2 , VA 20 3.4.Tính toán bảo vệ rơ le cho trạm biến áp. 3.4.1 Nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le a) Nhiệm vụ Khi thiết kế và vận hành bất kỳ 1 mạng điện nào, cần phải tính đến khả năng phát sinh sự cố và những tình trạng làm việc không bình thường. Ngắn mạch là 1 sự cố nguy hiểm nhất trong hệ thống điện, hậu quả của ngắn mạch là: Tụt thấp điện áp ở 1 phần hê thống điện Phá hủy phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện. Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ. Phá hủy ổn định của hệ thống Làm việc quá tải của hệ thống .Dòng quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn ,sẽ làm già cỗi cách điện hoặc phá hủy cách điện. Để ngăn ngừa phát sinh của sự cố và sự phát triển của chúng,chúng ta có thể thực hiện các biện pháp cắt nhanh phần tử bị hư hỏng ra khỏi mạng điện,loại trừ tình trạng làm việc không bình thường có khả năng gây ra sự cố. Để làm việc cho sự làm việc liên tục của hệ thống điện,cần phải có thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian ngắn nhất,phát hiện ra những phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Thiết bị này được thực hiện nhờ những khí cụ tự động có tên là Rơ le, thiết bị bảo vệ được nhờ những Rơ le ,gọi là thiết bị bảo vệ rơ le(BVRL) Nhiệm vụ chính của bảo vệ rơ le là tự động cắt các phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện.Ngoài ra, thiết bị bảo vệ rơ le còn ghi nhận và phát hiện sự cố không bình thường của hệ thống điện,tùy theo mức độ mà bảo vệ rơ le có tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt. b). Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le. Tính tác động chọn lọc. Chọn lọc tương đối Chọn lọc tuyệt đối Tác động nhanh. Độ nhạy. Tính đảm bảo. 3.4.2 Bảo vệ rơ le cho trạm biến áp. a) Những sự cố xảy ra đối với máy biến áp. Sự cố ở cuộn dây ở các pha bên trong máy biến áp và trên các đầu ra của máy biến áp. Các vòng ngắn mạch một pha, một pha với đất ở trong cuộn dây và các đường dẫn ra ngoài,dẫn đến làm tăng dòng điện trong cuộn dây gây nên ngắn mạch,xuất hiện dòng điện quá tải cuộn dây hoặc giảm mực dầu. b) Các hình thức bảo vệ máy biến áp. Để bảo vệ máy biến áp khi gặp sự cố và đánh tín hiệu về sự làm nhiễu chế độ hoạt động bình thường,thì người ta có thể sử dụng các loại bảo vệ sau đây: Bảo vệ so lệch.(BVSL) Bảo vệ dòng cực đại.(BVDCĐ) Bảo vệ cắt nhanh,(BVCN) Bảo vệ bằng rơ le khí Bảo vệ bằng cầu chì. Đối với bảo vệ trạm biến áp thì ta còn có bảo vệ cho thanh cái. Để nâng cao chất lượng bảo vệ đối với sự cố ở đường dây ra và bên trong máy biến áp khi công suất của máy biến áp từ 6300KVA và cao hơn,thì theo qui định, người ta dùng bảo vệ so lệch(BVSL). Ngoài ra BVSL còn được dùng ở các máy biến áp có công suất từ 1000KVA và cao hơn nếu bảo vệ cắt nhanh không đảm bảo độ nhạy cần thiết khi ngắn mạch ở đường dây ra của trạm hạ áp ( Knhạy <2) , còn bảo vệ dòng điện cực đại có thời gian duy trì lớn hơn 1s.Nếu không dự kiến sử dụng bảo vệ so lệch thì máy biến áp phải có BVCN đặt ở ,phía nguồn cung cấp. Sơ đồ BVCN có thể được sử dụng với tính chất của bảo vệ dự trữ ở máy biến áp công suất 6300KVA và cao hơn. 3 .4.3. Áp dụng Bảo vệ cho trạm biến áp bằng 2 phương pháp chính.Bảo vệ so lệch và bảo vệ cắt nhanh. Bảo vệ so lệch cho máy biến áp. Bảo vệ só lệch tác động khi xuất hiện sự so lệch giữa những giá trị của dòng điện từ 2 đầu của vùng được bảo vệ. Ở chế độ làm việc bình thường ,dòng điện ở 2 đầu của vùng được bảo vệ là bằng nhau,tức là: Ia1 =Ib1 Do đó Ia1 – Ib1 = 0. Nếu xuất hiện sự cố ở bên ngoài vùng bảo vệ , chẳng hạn như điểm k. Dòng điện ở 2 đầu vùng được bảo vệ sẽ vẫn bằng nhau,tức là: Ia2 = Ib2 Do đó Ia2 – Ib2 =0. Nếu xuất hiện sự cố trong vùng được bảo vệ ( tại điểm k’ ),các dòng điện Ia3 và Ib3 ở 2 đầu của vùng được bảo vệ không còn bằng nhau nữa,do vậy: Ia3 Ib3 Do đó Ia3 - Ib3 0 Rõ ràng, nguyên tắc so lệch cho phép ta phân biệt sự cố trong vùng được bảo vệ với sự cố xuất hiện bên ngoài vùng này. Do vậy bảo vệ so lệch được chọn lọc. Ở chế độ làm việc bình thường ,sự so lệch dòng điện ở 2 đầu của vùng được bảo vệ là bằng không,dòng khởi động của bảo vệ không thỏa mãn quan hệ Dựa vào các thông số trong bài, ta lần lượt tính toán các thông số. Dòng điện định mức ở 2 phía của máy biến áp: Phía cao áp. Iđm1 Phía trung áp Iđm2. Chọn máy biến dòng cho cuộn sơ cấp và thứ cấp. Cuộn sơ cấp TBM – 10 có dòng điện đặt là I1 = 100A Cuộn thứ cấp TBM – 10 có dòng điện đặt là I2 =200A Máy biến dòng từ. Tỷ số biến dòng tương ứng ở 2 phía sẽ là: n1=. Chọn sơ đồ nối dây biến dòng: ta thấy sơ đồ nối dây của máy biến áp là ,nên ta chọn sơ đồ nối các máy biến dòng phía sơ cấp nối theo hình còn phía thứ cấp nối ,như vậy hệ số sơ đồ phía sơ cấp sẽ là Ksd1 = và phía thứ cấp sẽ là Ksd2 =1. Vậy giá trị dòng điện thứ cấp ở 2 phía của máy biến áp ở chế độ định mức là: I Sai số do sự chênh lệch dòng phía thứ cấp: S2 =. Xác định dòng điện không cân bằng. Ta có công thức: Ikcbmax =(Ka.kcl.si + s + s2) .IkMaxng Trong đó: + ka hệ số tính đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của thành phần ngắn mạch có giá trị bằng 1 đối với máy biến dòng có bão hòa từ và bằng 2 đối với các loại máy biến dòng khác; + kcl hệ số tính đến đặc tính cùng loại của các máy biến dòng,bằng 0,5 đối với các máy biến dòng hoàn toàn giống nhau và bằng 1 đối với các máy biến dòng khác nhau; + si – sai số của các máy biến dòng,thường có giá trị 0,1 ( sai số 10%) Ikcbmax =(1.1.0,1+0,1+0,0928).0,92 = 0,269(kA) = 269(A) Dòng điện khởi động của bảo vệ: IkđB =ktc.Ikcbmax =1,25.269=336,72(A) Với ktc là hệ số tin cậy. Dòng điện khởi động của rơ le. IkđR = =29,16(A) Chọn loại rơ le EOCRSS 30 với dòng đặt là: IđR = 30A. Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch: Ibvsl = Dòng ngắn mạch nhỏ nhất trong vùng bảo vệ là dòng ngắn mạch 2 pha trước thanh cái phía thứ cấp,trên thực tế,giá trị này cũng bằng giá trị dòng ngắn mạch 2 pha ngoài vùng bảo vệ : Do vậy độ nhạy của bảo vệ sẽ là: Vậy bảo vệ đảm bảo độ nhạy cần thiết. Với số vòng dây của cuộn cân bằng là Chọn vòng dây san bằng dòng điện thứ cấp: (vòng) Như vậy,để nâng cao độ nhạy của bảo vệ, cần mắc thêm 2 vòng dây cho cuộn dây san bằng dòng điện thứ cấp. Sơ đồ bảo vệ rơ le cho trạm biến áp b) Tính toán bảo vệ cắt nhanh. Bảo vệ cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi hỏng ở ngoài phần tử được bảo vệ. Bảo vệ cắt nhanh thường làm việc không thời gian hoặc có thời gian rất ngắn để nâng cao độ nhạy và mở rộng vùng bảo vệ. Ta có dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 I = 0,92(KA) Dòng điện định mức phía sơ cấp máy biến áp Iđm1 =33,066(A) Chọn máy biến dòng có IBI = 100A. Hệ số nBi = = 20 Dòng điện ngắn mạch qui về điện áp 110(V) I Dòng đột biến từ hóa máy biến áp Iđb = Kđb.IBA = 4.33,066=132,264(A) Với kđb là hệ số đột biến từ hóa có giá trị trong khoảng 3 – 5 ,tùy thuộc vào loại máy biến áp. Ở đây ta chọn = 4 Ta thấy Iđb < .Vậy dòng khởi động bảo vệ cắt nhanh được tính theo công thức Icn = ktc. = 1,25.292,72=365,9(A) Với ktc hệ số tin cậy,thường chọn bằng 1,25. Mặt khác, ta có ksd1 = Dòng khởi động rơ le: I chọn loại rơ le với dòng đặt IđR =32 A Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh là: Ikđcn = Độ nhạy của bảo vệ Knh =>2 Đảm bảo độ nhạy cần thiết. Dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất mà bảo vệ cắt tác động tin cậy với độ nhạy k’nh = 2 là: Ik = 2.346,4 = 692,8 (A). CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN BẢO VỆ QUÁ ÁP CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN 4.1 Bảo vệ quá áp cho trạm biến áp Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện . Đối với trạm biến áp 110/35 kV thì các thiết bị điện của trạm được đặt ngoài trời nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề không chỉ làm hỏng các thiết bị trong trạm mà còn gây nên hậu quả cho nhiều nghành khác do bị ngừng cung cấp điện . Do vậy trạm biến áp thường có yêu cầu bảo vệ khá cao Hiện nay để bảo vệ chông sét đánh trực tiết cho trạm biến áp người ta dùng hệ thống cột thu lôi , dây thu lôi . Tác dụng của hệ thông này là tập trung điện tích để định hướng cho các phống điện sét tập trung vào đó , tạo ra khu vực an toàn bên dưới hệ thống này . Đối với trạm 110/35 kV để bảo vệ chông sét sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp cần bảo vệ 1 Km phía thứ cấp và 2 Km phía sơ cấp bằng chống sét van và các biện pháp bảo vệ đoạn dây gần trạm . Ngày nay đối với dây truyền tải điện năng 110kV và 35kV thường lắp đặt dây chống sét trên toàn tuyến dây do đó ta chỉ cần tính bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp. 4.1 Bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm Đối với trạm 110/35 kV ta tính toán bảo vệ với phần diện tích của trạm là 50 x 80 m , chiều cao cần bảo vệ là hx = 11m ,( th«ng sè cho tr­íc), để bảo vệ tốt nhất cho trạm biến áp ta đặt 6 cột thu lôi tại 6 điểm như trên hình vẽ : Đường kính đường tròn đi qua chân các cột thu lôi đựoc xác định ( m ) Đối với trường hợp có từ 3 cột trở nên chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi được xác định : D ≤ 8 . ( h – hx ) với h là chiều cao của cột thu lôi ha là chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi hx là chiều cao của trạm biến áp Việc xác định chiều cao h được thể hiện như hình vẽ dưới : Từ trên ta xác định được D ≤ 8 . ha ha ≥ 8 ( m ) Chọn ha = 8 m Chiều cao thực tế của cột thu lôi là : h = hx + ha = 11 + 8 = 19 (m) Bán kính bảo vệ của cột ( m ) Chiều cao ho ( với ho là chiều cao thấp nhất giữa hai cột thu lôi ) : ( m ) (m) Xác định giá trị b ( với bx là khoảng hẹp nhất giữa hai cột thu lôi ) : ( m ) ( m ) Các kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Chiều cao được tính Bề rộng biên Số cột ho1 ho2 bo1 bo1 8 8,11 13,29 11,85 3,6 1,57 6 Ta có sơ đồ bảo vệ quá áp của các cột thu lôi đối với trạm biến áp : 4.2. Tính toán nối đất . 4.2.1.Nối đất. Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ dùng điện.Do vậy nên đặc điểm quan trọng của nó phân bố trên diện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với các thiết bị điện. Cách điện của các thiết bị điện bị chọc thủng,người vận hành không tuân theo quy tắc an toàn…là những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn điện giật. Sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào các thiết bị điện không những làm hư hỏng các thiết bị điện mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành .Do vậy nên trong hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải có biện pháp an toàn chống điện giật và chống sét .Một trong những biện pháp an toàn , có hiệu quả và tương đối đơn giản là nối đất cho các thiết bị điện và đặt thiết bị chống sét. Trang bị nối đất bao gồm các điện cực nối đất và dây dẫn nối đất,các điện cực nối đất bao gồm các điện cực thẳng đứng đóng sâu vào đất và các điện cực nằm ngang chôn ở độ sâu nhất định.Các dây dẫn dùng để nối liền các bộ phận nối đất với các điện cực nối đất. Đối với các thiết bị có điện áp dưới 1000V ,việc dùng hệ thống nối đất được xác định bởi chế độ làm việc trung tính. Đối với trung tính cách điện nối đất thì bảo vệ nối đất là bảo vệ chính. Đối với lưới trung tính nối đất thì người ta hay sử dụng bảo vệ tiếp trung tính là bảo vệ tiếp trung tính là bảo vệ chính. Đối với các thiết bị có điện áp trên 1000V ,bảo vệ nối đất phải dùng trong mọi trường hợp không phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính. Hệ thống nối đất cho chống sét và hệ thống nối đất cho các thiết bị nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành hoàn toàn riêng rẽ nhau.Hai hệ thống này có điểm ngoài cùng cách nhau ít nhất từ 6m trở lên. 4.2.2. Tính toán nối đất Có hai cách thực hiện nối đất: nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo. - Nối đất tự nhiên : là sử dụng các đường ống nước hay các ống kim loại khác đặt trong đất ( trừ các ống dẫn nhiên liệu hoặc khí dễ cháy nổ), các kết cấu của các công trình nhà cửa có nối đất ,các vỏ bọc kim loại của cấp đặt trong lòng đất. Khi xây dựng các trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên sẵn có.Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo trực tiếp tại chỗ hay dựa theo các tài liệu để tính gần đúng. - Nối đất nhân tạo: Được thực hiện bằng cọc thép ,thanh thép dẹt hình chữ nhật hay thanh thép góc dài 2- 3 m đóng sâu xuống đất sao cho đâu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 – 0,7 m. Để chống ăn mòn kim loại các điện cực có chiều dày không bé hơn 4mm.Dây dẫn nối đất cần có thiết diện thỏa mãn độ bền cơ khí và ổn định nhiệt,chịu được dòng điện cho phép lâu dài,dây dẫn nối đất không được bé hơn 1/3 tiết diện dây pha,thường dùng thép có tiết diện 120mm2 ,Al 35mm2 , Cu 25mm2 Chú ý: Điện trở nối đất của các trang thiết bị không được lớn hơn các giá trị quy định trong quy phạm Đối với các mạng điện có điện áp lớn hơn 1000V có dòng điện trạm đất lớn ( mạng điện trung tính nối đất hoặc nối đất thông qua các điện trở nhỏ) thì Rd 0,5 và bắt buộc phải nối đất Đối với điện áp trên 1000V có trung tính không nối đất trực tiếp hoặc nối đất thông qua cuộn dập tắt hồ quang điện, thường bảo vệ sẽ không tác động khi xảy ra trạm mạch 1 pha .Trong quy phạm quy định : - khi dùng trang bị nối đất chung cho cả lưới điện áp dưới và trên 1000V: Rd 125/Id - Khi dùng riêng trang bị nối đất cho các thiết bị có điện áp trên 1000V: Rd 250/Id 125 và 250 V là điện áp lớn nhất cho phép của trang bị nối đất; Id là dòng điện tính toán ngắn mạch 1 pha Cả 2 trường hợp trên thì điện trở nối đất không vượt quá 10 - Đối với mạng điện có điện áp dươi 1000V ,điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm không vượt quá 4 ( riêng đối với các thiết bị nhỏ,công suất tổng của máy phát điện và máy biến áp không vượt quá 100kVA cho phép đến 10) - Nối đất lặp lại của dây trung tính trong mạng 380/220V phải có điện trở không quá 10. - Đối với các thiết bị có điện áp trên 1000V có dòng điện trạm đất nhỏ và các thiết bị có điện áp đến 100V nên sử dụng nối đất tự nhiên - Đối với đường dây tải điện trên không ,cần nối đất các cột bê tông cốt thép và cốt sắt của tất cả các đường dây tải điện 35kV,còn tất cả các đường dây từ 3 – 20 kV chỉ cần nối đất ở khu vực có dân cư .Cần nối đất tất cả các cột bê tông côt thép ,cốt sắt cột gỗ của tất cả các đường dây ở mọi cấp điện áp khi có đặt các thiết bị bảo vệ chống sét hay dây chống sét.Điện trở nối đất cho phép của cột phụ thuộc vào điện trở suất cho phép của đất và bằng 3 - 30 - Trên các đường dây 3 pha 4 dây ,điện áp 380/220V có điểm trung tính trực tiếp nối đất,các cột sắt ,xà sắt của cột bê tông cần phải được nối với dây trung tính. - Trong các ,mạng điện có điện áp dưới 1000V trung tính cách điện,các cột sắt ,bê tông cốt thép cần phải có điện trở nối đất không vượt quá 50. 4.2.3.Trình tự tính toán Đối với trạm biến áp 110/35kV diện tích của trạm là : 50x80m ta sẽ tính toán nối đất cho trạm biến áp với các thông số sau: Mặt bằng của hệ thống nối đất là: Chọn điện trở suất của đất dựa theo tài liệu cung cấp điện : .cm ,ứng với loại đất sét lẫn sỏi. Hệ số tăng cao phụ thuộc vào điều kiện khí hậu ở nơi sẽ xây dựng trang bị nối đất. Dựa theo tài liệu cung cấp điện xác định được hệ số tăng cao K đối với cọc là Kd = 1,4 và đối với thanh nằm ngang là Kng =1,6 Điện trở nối đất cho phép đối với mạng điện có dòng ngắn mạch một pha của trạm 110/35kV là Ryc = 0,5 Các điện cực sơ bộ nối đất ngang bằng thép đường kính d = 6mm, với khoảng cách mỗi ô là D= 10 m ,chôn sâu h = 0,8m như vậy ta có tất cả 2.6 = 12(thanh).Với tổng chiều dài các điện cực nằm ngang là : L= 12.50 = 600m Xác định điện trở của hệ thống nối đất: với = t là chiều cao từ mặt đất đến thanh b là chiều rộng của thanh dẹt , đối với thanh tròn b = 2 . d Thay số vào ta được : Điện trở của cọc tiếp địa nhân tạo cần phải xây thêm : Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l =5m đường kính 0,06m đóng sâu h = 0,8 m.Điện trở tiếp xúc của điện cực này có giá trị : Ở đây t= 0,8 +5/2 = 3,3m. Thay số vào ta được : Sơ bộ chọn số lượng cọc: (cọc) Ta chọn số cọc n=20(cọc) khoảng cách trung bình giữa các cọc a =10 m. Tỷ số và số lượng cọc là 20 (tài liệu 1) Điện trở thực tế của hệ thống cọc tiếp địa là : Điện trở tổng hợp của hệ thống tiếp địa nhân tạo là : Giá trị điện trở này lớn hơn so với điện trở yêu cầu, do đó ta điều chỉnh lại thiết kế sơ bộ bằng cách tăng thêm số lượng cọc là n =30 (cọc), khi đó ,khi đó điện trở thực tế của cọc tiếp địa ứng với 30 cọc là Điện trở tổng hợp của hệ thống nhân tạo là: Như vậy Rnhantao < Ryc,thỏa mãn yêu cầu. Ta có sơ đồ bố trí chôn cọc : Hệ thống cọc nối đất nhân tạo có trôn cọc như phương án đã chọn là 30 cọc , khoảng cách giữa các cọc là a = 10 m , điện trở của hệ thông nối đất là Rnhan tao = 0,49 < 0,5 , như vậy hệ thống nối đất nhân tạo mạch vòng đảm bảo an toàn cho trạm biến áp KẾT LUẬN: Để cung cấp điện cho lưới 35 kV, ta dùng một máy biến áp có công suất S = 6300kVA.Đường dây trục chính từ 2 lộ là AC – 95. Các khí cụ điện đảm bảo an toàn cho mạng điện Bảo vệ rơ le cho trạm biến áp chỉ cần lắp đặt 2 loại bảo vệ: Bảo vệ so lệch và bảo vệ cắt nhanh mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật,bảo vệ an toàn cho trạm. Với diện tích bảo vệ 50 x 50 m và 30 điện cực đã đảm bảo an toàn cho trạm biến áp. Nhìn chung tất cả các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Tài liệu tham khảo Sách Cung Cấp Điện – Nguyễn Xuân Phú Tài liệu thiết kế nhà máy điện và máy biến áp – Nguyễn Hữu Sách An Toàn Điện – NguyÔn Xu©n Phó Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện – Ngô Hồng Quang Bài tập Cung Cấp Điện – TrÇn Quoang Kh¸nh Hệ thống cung cấp điện – Trần Quang Khánh. Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp – Nguyễn Minh Chước. Mục Lục Lời nói đầu 2 Chương 1 Tính toán phụ tải, lựa chọn tiết diện dây dẫn và dung lượng máy biến áp. 4 1.1 Tính toán phụ tải 4 1.2 Tính toán tiết diện dây dẫn 5 1.3 Lựa chọn dung lượng công suất máy biến áp 7 Chương 2 Tính toán ngắn mạch 2.1 Khái quát chung 9 2.2 Lựa chọn điểm tính toán ngắn mạch 10 Chương 3 Chọn khí cụ cho trạm biến áp 12 3.1 Khái quát chung 12 3.2 Các điều kiện chung để lựa chọn và kiểm tra thiết bị 12 3.2.1 Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài 12 3.2.2 Kiểm tra ổn định lực điện động 14 3.2.3 Kiểm tra ổn định nhiệt 14 3.3 Chọn khí cụ 14 3.3.1 Chọn khí cụ cho phía 110kV 14 3.3.2 Chọn khí cụ cho phía 35kV 19 3.4 Tính toán bảo vê rơ le cho trạm biến áp 22 3.4.1 Nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le 22 3.4.2 Bảo vệ rơ le chon trạm biến áp 23 3.4.3 Áp dụng 24 Chương 4 Tính toán bảo vệ quá áp cho trạm biến áp và các biện pháp an toàn 28 4.1 Bảo vệ quá áp cho trạm biến áp 28 4.1. Bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm 29 4.2 Tính toán nối đất 31 4.2.1 Nối đất 31 4.2.2. Tính toán nối đất 32 4.2.3.Trình tự tính toán 33 NhËn xÐt cña gi¸o viªn h­íng dÉn ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………