Chương 4 TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI

1. TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI

1.1 Khái niệm

TBA phân phối là trạm có MBA biến đổi điện áp sơ cấp từ 1kV đến 35kV sang điện áp thứ cấp có điện áp ≤ 1kV. Điện áp thứ cấp thông thường của TBA là 0.4 kV, nhưng trong một số trường hợp đặc biệt, nó có thể có các giá trị khác như 4100V, 2900V, 110V, ….

1.2 Thông số MBA

• Điện áp định mức ( phổ biến) :

• Sơ cấp 6.6, 15 ,22 ,35 kV

• Thứ cấp : 110, 220, 380, 660 V

• Công suất định mức theo gam chuẩn ( phổ biến )

• MBA 1 pha :10, 15, 25, 50, 75, 100, 160 KVA

• MBA 3 pha : 30, 50, 75, 100, 160, 250, 320, 400, 560, 630, 750, 100 , 1250, 1500, 2000, 2500, 3200, 4000, 5000, 6300, 10000 KVA

• Các thông số khác :

• Dòng điện không tải %.

• Tổn hao không tải W

• Điện áp ngắn mạch %,

• Tổn hao ngắn mạch W

1.3 Phân loại MBA MBA làm mát bằng dầu:• Làm mát bằng dầu ( tự nhiên hay cưỡng bức)• Có các cánh tản nhiệt và ống phòng nổ • Có khối lượng lớn do có chứa dầu• Phạm vi sử dụng : ngoài trời, trong các phòng biến áp

MBA khô :

• Là mát bằng không khí -> Phải bảo đảm đủ không gian cho tỏa nhiệt. Vấn đề thông gió cần tính toán chính xác.

• Cuộn dây được đúc nhựa epoxy : chống lửa, tăng độ bền cơ và điện, tăng khả năng cách điện

• Không sử dụng ở những nơi có nguy cơ ngập lụt.

2. CHỌN VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG TRẠM BIẾN ÁP

2.1 Chọn vị trí

• Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến.

• An toàn, độ tin cậy cung cấp điện cao.

• Đơn giản trong vận hành.

• Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.

• Phải bảo đảm hành lang an toàn của TBA và đường dây theo Luật Điện Lực

• Vị trí đặt trạm phải thỏa mãn Điều 8 khoản 1- Nghị định 106/CP về hành lang an toàn trạm điện.

• Đường dây dẫn điện trên không cấp điện cho trạm phải đảm bảo điều 4 - Nghị định 106/CP về hành lang an toàn đường dây dẫn điện trên không

2.2 Chọn số lượng và dung lượngChọn số lượng MBA+ Phụ tải loại I : dùng ít nhất 2 MBA + Phụ tải loại II : Thường dùng nguồn dự phòng là máy phát, trường hợp dùng 2 MBA cần phải tiến hành so sánh kinh tế kĩ thuật+ Phụ tải loại III : chỉ cần 1 MBAChọn dung lượng MBA+ Theo phụ tải tính toán : SMBA ≥ Stt+ Theo phụ tải tính toán có xét hệ số quá tải : SMBA ≥ Smax / Kqt Với Kqt = 1.4 Theo tiêu chuẩn Việt Nam

= 1.3 Theo tiêu chuẩn IECSmax : Phụ tải lớn nhất, xác định trên đồ thị phụ tải

Qui tắc 3%: Khi đường cong phụ tải hằng ngày của MBA có hệ số điền kín kđk = Stb/Smax nhỏ hơn 100%, thì cứ mỗi sự giảm 10% của hệ số điền kín sẽ cho phép quá tải 3% so với công suất định mức của MBA, qui tắc này áp dụng khi nhiệt độ không khí xung quanh không quá 350c

Qui tắc 1%: Nếu phụ tải trung bình của các tháng của mùa hè nhỏ hơn công suất MBA, thì khi cần thiết trong những ngày mùa đông cho phép quá tải 1% đối với mỗi phần trăm non tải của mùa hè. Tối đa không quá 15%.

Kết hợp cả 2 qui tắc này giá trị tổng không vượt quá 30% đối với các MBA ngoài trời và 20% với các MBA đặt trong nhà.

10

%1003%3

đkk

Tính SMBA khi một máy bị sự cố, biết từ đồ thị phụ tải ta tính đượckđk = Stb / Smax = 0.8Tìm khả năng quá tải theo qui tắc 1% và 3%

%610

801003

10

%1003%3

đkk

α1% = ta lấy tối đa 15% vậy α1% + α3% = 21%MBA ngoài trời cho phép quá tải 30% vì thế mức quá tải trên là thảo mãn.Vậy SMBA_sc = 560*1,21 = 677,6KVA

2.3 Vận hành kinh tế trạm

Tổn thất công suất trong MBA:

ΔP0 : tổn thất công suất tác dụng không tải. ΔP0 = ΔPsắt

tổn thất công suất cuộn dây MBA:

ΔPk tổn thất công suất khi ngắn mạch. ΔPk = ΔPđồng

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây cần để vận chuyển ΔQ

Công suất phản kháng từ hóa MBA ở điện áp không đổi

2

0

đm

ptkT s

SPPP

2

đm

ptkcuôndây s

SPP

)( 0 cuôndayktkt QQkQk

100

%00

iSQ đm

2.3 Vận hành kinh tế trạm

Công suất phản kháng cuộn dây trong MBA:

i0% là dòng điện không tải của MBA

kkt đương lượng kinh tế của công suất phản kháng, tức là công suất tác dụng mất trong mạng điện để vận chuyển công suất phản kháng, KW/KVAR.

kkt = 0.02 – 0.15.

Tổn thất công suất toàn bộ

2

đm

ptkcuôndây s

SQQ

ktkkk

kt

ptđm

ptkktTT

kQPP

QkPP

bSas

SPPQkPP

000

2

2

0.

Trường hợp hai MBA làm việc:

2121212

2222

2111

ptT

ptT

ptT

SbaP

SbaP

SbaP

Việc vận hành các MBA song song có lợi khi phụ tải có các đường biểu diễn tổn thất bằng nhau.

Trường hợp nhiều MBA làm việc:Trạm có n MBA đang làm việc song song có công suất như nhau và bây giờ ta đóng thêm 1 MBA( cùng công suất), thì việc chọn thời điểm tối ưu để đóng máy xác định khi giao điểm của 2 đường cong tổn thất công suất.

Giải ra:

22

1

1)1(

1ptpt bS

nanbS

nna

kđmpt

kđmpt

P

PSSn

P

PnnSS

0

0

21

)1(

Trường hợp nhiều MBA làm việc:Từ t0 t1: MBA 1 làm việcTừ t1 t2: MBA 2 làm việcTừ t2 t3: MBA 1 và MBA 2 làm việc song song

Ví dụ: Một trạm BA của một xí nghiệp được đặt 2 MBA 560KVA – 6/0.4 KV. Ở tại thời điểm nào đó MBA 1 đang làm việc, yêu cầu xác định thời điểm đóng MBA 2 để đạt tối ưu về tổn thất. ΔP0 = 2,5KW, ΔPk = 9,4KW, i0% = 6%, Uk% = 5,5%

Giải:

KVA

kQP

QkPS

P

PSS

KVARKWk

KVARU

SQ

KVARi

SQ

ktkk

ktđm

kđmpt

kt

kđmk

đm

5128,30.1,04,9

6,33.1,05,22560

22

/1.0

8,30100

5,5560

100

%

6,33100

6560

100

%

000

00

KVA

kQP

QkPS

P

PSS

k

ktkk

ktđm

kđmpt

kt

4084,9

5,22560

22

0

000

Nếu không kể đến tổn thất công suất tác dụng trên đường đây cần thiết để vận chuyển công suất phản kháng kkt = 0

Khi chọn số lượng và dung lượng MBA cần lưu ý:• Xác định số lượng MBA, tùy thuộc vào loại hộ tiêu thụ• Xác định công suất vận hành theo điều kiện vận hành tối ưu

( chi phí vận hành bé nhất ), vị trí đặt MBA và quan tâm hạn chế số chủng loại MBA

• Kiểm tra công suất của MBA được chọn trong điều kiện quá tải khi sự cố.

• Kiểm tra khả năng phát triển phụ tải trong tương lai.• Kiểm tra trị số dòng điện ngắn mạch hạ áp thỏa mãn khí cụ

điện lựa chọn.

2.4 Sơ đồ đấu dây trạm Trạm có đo trung thế

• Trạm có hệ thống đo đếm trung thế áp dụng cho các trạm khách hàng có công suất ≥ 300KVA

• Thiết bị bảo vệ trung thế : FCO, DS bệ chì, …

• Thiết bị chống sét - LA

• Thiết bị bảo vệ hạ thế : CB, …

• Hệ thống đo đếm : CT, VT, điện kế

2.4 Sơ đồ đấu dây trạm Trạm có đo hạ thế

• Trạm có hệ thống đo đếm trung thế áp dụng cho các trạm khách hàng có công suất ≥ 300KVA.

• Thiết bị bảo vệ trung thế : FCO, DS bệ chì, …

• Thiết bị chống sét: LA

• Thiết bị bảo vệ hạ thế : CB, …

• Hệ thống đo đếm : CT, VT, điện kế

2.5 Kết cấu trạm Trạm treo

• Diện tích xây dựng nhỏ : Hình tròn bán kính 2.5m

• Độ tin cây cao trong vận hành ( vẫn vận hành khi bị sự cố 1 máy)

• Chi phí đầu tư MBA lớn ( 3 máy)

• Tổn hao MBA trong vận hành lớn

• Không thích hơp khi ngầm hoá lưới điện

2.5 Kết cấu trạm Trạm giàn

• Diện tích xây dựng lớn : Hình chữ nhật 5m x 7m

• Chi phí đầu tư MBA, tổn hao MBA trong vận hành nhỏ hơn so với 3 MBA cùng công suất

• Thích hơp khi ngầm hoá lưới điện

2.5 Kết cấu trạm Trạm cột

• Diện tích xây dựng : hình chữ nhật 4m x 5m

• Tối ưu về mặt bảo đảm mỹ quan, an toàn lưới điện

• Chi phí đầu tư xây dựng phần kết cấu trạm lớn

• Thích hơp khi ngầm hoá lưới điện

2.5 Kết cấu trạm Trạm phòng

• Diện tích xây dựng : hình chữ nhật 4m x 4m

• Tối ưu về mặt bảo đảm mỹ quan, an toàn lưới điện

• Chi phí xây dựng kết cấu trạm và thiết bị lớn

• Thích hợp cho việc ngầm hoá lưới điện

2.6 Vận hành, kiểm tra, bảo trì trạm biến áp Vận hành ở điều kiện bình thường

Nhiệt độ dầu ở lớp trên :

Ở phụ tải định mức, nếu nhà chế tạo không quy định nhiệt độ dầu thì nhiệt độ dầu ở lớp trên không được vượt quá 950C đối với những máy biến áp làm mát tự nhiên bằng dầu

Điện áp :

Cho phép MBA được vận hành với điện áp cao hơn định mức ở nấc biến áp đang vận hành:

Lâu dài 5% khi phụ tải định mức và 10% khi phụ tải không quá 0.25 phụ tải định mức

Ngắn hạn 10% ( dưới 6 giờ một ngày) với phụ tải không quá định mức.

Bội số quá tải theo định mức

Thời gian quá tải ( giờ - phút) với những mức tăng nhiệt độ

của lớp dầu trên cùng so nhiệt độ không khí trước khi quá tải

13.5 18 22.5 27 31.5 361.05 Lâu dài1.10 3-50 3-25 250 2-10 1-25 1-101.15 2-50 2-25 1-50 1-20 0-35 -1.20 2-05 1-40 1-15 0-45 - -1.25 1-35 1-15 0-50 0-25 - -1.30 1-10 0-50 0-30 - - -1.35 0-55 0-35 0-15 - - -1.4 0-40 0-25 - - - -

1.45 0-25 0-10 - - - -1.5 0-15 - - - - -

Quá tải ở điều kiện bình thường

Quá tải theo dòng điện (%) 30 45 60 75 100

Thời gian quá tải ( phút) 120 80 45 20 10

Quá tải theo dòng điện (%) 20 30 40 50 60

Thời gian quá tải ( phút) 60 45 32 18 5

Vận hành trong trường hợp đặc biệtTrong trường hợp đặc biệt, MBA được phép vận hành quá tải cao hơn dòng điện định mức theo các giới hạn sau đây : Đối với MBA dầu :

Đối với MBA khô :

Kiểm tra bảo trì

Nội dung kiểm tra

• Kiểm tra các thiết bị trung thế : FCO, LA, TU, TI

• Kiểm tra MBA

• Kiểm tra thiết bị hạ thế : CB, điện kế

• Kiểm tra hệ thống tiếp địa trạm

• Kiểm tra kết cấu trạm

• Kiểm tra lộ ra hạ thế

• Kiểm tra các tiếp xúc các mối đấu - có thể sử dụng súng đo nhiệt độ .

Khi kiểm tra MBA cần chú trọng các vấn đề sau : • Tiếng kêu, độ rung của MBA : bình thường hay không bình thường• Bề mặt cách điện sứ cao, hạ : rạn, nứt, bẩn, phóng điện, …• Vỏ máy biến áp : hư hỏng, chảy dầu • Mức dầu trong bình dầu phụ - nếu có• Màu sắc hạt hút ẩm trong bình thở.• Các thông số vận hành MBA : điện áp, dòng tải. MBA cần phải đưa ra khỏi vận hành trong các trường hợp sau: • Có tiếng kêu mạnh, không đều hoặc tiếng phóng điện.• Sức phát nóng của máy tăng lên bất thường và liên tục.• Dầu tràn ra ngoài qua bình dầu phụ, vỡ kính phòng nổ.• Mức dầu thấp dưới mức quy định và còn hạ nữa.• Màu sắc của dầu thay đổi đột ngột.• Các sứ bị rạn, vỡ, bị phóng điện bề mặt, đầu coss bị nóng đỏ.