TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/0,4 kV

Sinh viên thực hiện

: Đàm Huy Dần

Lớp

: 54K1 CNKTĐ, ĐT

Giảng viên hƣớng dẫn

: ThS. Phạm Hoàng Nam

Nghệ An, 05-2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/0,4 kV

Sinh viên thực hiện

: Đàm Huy Dần

Lớp

: 54K1 CNKTĐ, ĐT

Giảng viên hƣớng dẫn

: ThS. Phạm Hoàng Nam

Cán bộ phản biện

: Trần Đình Dũng

Nghệ An, 05-2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Viện Kỹ thuật & Công nghệ


Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên

: ĐÀM HUY DẦN

MSSV

: 135D5103010075

Khóa

: 54

Ngành

: Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử

I. Tên đề đồ án:
Thiết kế trạm biến áp 22/0,4kV
II. Các số liệu ban đầu:
- Đồ thị phủ tải:
Giờ

1

2


3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

%Smax 40

50

60

70

70


80

80

100

100

90

80

60

Giờ

13

14

15

16

17

18

19


20

21

22

23

24

%Smax 40

40

50

60

70

90

90

80

80

60


50

40

- Trạm Biến Áp cung cấp cho phủ tải phía hạ áp có cơng suất: 2400 kVA
- Hệ số phân tán: 1,5
- Hệ số công suất: 0,8
- Yêu cầu cung cấp điện: Liên tục
- Độ lệch điện áp phía hạ áp: 5%
- Điện kháng tƣơng đƣơng phía hệ thống: 0,1 đvtđ trên cơ bản 250 MVA
- Đƣờng dây cáp 2 tuyến dài 10Km, X 0  0,08 ( / Km)
III. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
1. Giới thiệu chung về trạm biến áp


2. Vẽ đồ thị phụ tải - tính tốn các hệ số Tmax max và tính tốn phụ tải cho trạm
biến áp
3. Chọn số lƣợng, cơng suất, tính các thơng số của máy biến áp và tính tổn thất
điện năng hằng năm trong trạm biến áp
4. Sụt áp qua máy biến áp, tính chọn đầu phân áp và tính tốn ngắn mạch
5. Chọn thiết bị bảo vệ cho trạm biến áp
6. Tính tốn nối đất và định kích thƣớc trạm
7. Dự toán cho trạm biến áp
IV. Các bản vẽ
Các bản vẽ về trạm biến áp
V. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế
Ngày 10 tháng 02 năm 2018
VI. Ngày hoàn thành nhiệm vụ
Ngày…tháng…năm 2018
Cán bộ hƣớng dẫn

Phạm Hoàng Nam


Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................


Nhận xét của giáo viên phản biện
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................


Mục lục
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 4
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP ...................................... 5
1.1. KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP ................................................................ 5
1.1.1. Khái niệm .................................................................................................. 5
1.1.2. Các cấp điện áp của các trạm biến áp ....................................................... 5
1.2. PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP ....................................................................... 6
1.2.1. Trạm biến áp ngoài trời............................................................................. 6
1.2.2. Trạm biến áp trong nhà ............................................................................. 6
1.2.3. Các trạm biến áp thƣờng gặp .................................................................... 6
CHƢƠNG 2: VẼ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI-TÍNH TỐN CÁC HỆ SỐ Tmax, max VÀ TÍNH
TỐN PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP ................................................................ 14
2.1. VẼ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI-TÍNH TỐN CÁC HỆ SỐ Tmax, max ....................... 14
2.1.1. Đồ thị phụ tải .......................................................................................... 14
2.1.2. Tính các hệ số thời gian Tmax, max .......................................................... 16
2.2. TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP........................................... 18
2.2.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 18
2.2.2. Mục đích của việc xác định phụ tải ........................................................ 18
2.2.3. Tính tốn phụ tải của trạm ...................................................................... 18

2.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TRẠM BIẾN ÁP ............................................. 20
CHƢƠNG 3: CHỌN SỐ LƢỢNG, CƠNG SUẤT, TÍNH CÁC THƠNG SỐ CỦA
MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG HẰNG NĂM TRONG TRẠM
BIẾN ÁP ................................................................................................................... 21
3.1. CHỌN SỐ LƢỢNG, CÔNG SUẤT, CÁC THÔNG SỐ CỦA MBA ........... 21
3.1.1. Giới thiệu về máy biến áp (MBA) .......................................................... 21
3.1.2. Nguyên tắc chọn công suất của máy biến áp .......................................... 22
3.1.3. Chọn số lƣợng máy biến áp .................................................................... 23
3.1.4. Chọn cơng suất máy biến áp ................................................................... 24
3.1.5. Tính tốn các thông số của máy biến áp ................................................. 25
3.2. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG HẰNG NĂM TRONG TRẠM .......................... 27
1


3.2.1. Xác định tổn thất điện năng hằng năm trong trạm biến áp ..................... 27
3.2.2. Điện năng cung cấp hằng năm (a) và phần trăm tổn thất điện năng ...... 28
CHƢƠNG 4: SỤT ÁP QUA MÁY BIẾN ÁP, TÍNH CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP VÀ
TÍNH TỐN NGẮN MẠCH ................................................................................... 29
4.1. SỤT ÁP QUA MÁY BIẾN ÁP LÚC PHỤ TẢI MIN, MAX VÀ SỰ CỐ .... 29
4.1.1. Sụt áp qua máy biến áp lúc phụ tải bình thƣờng .................................... 29
4.1.2. Sụt áp qua máy biến áp lúc gặp sự cố ..................................................... 30
4.2. CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP ............................................ 31
4.2.1. Lúc tải làm việc bình thƣờng .................................................................. 32
4.2.2. Lúc tải làm việc bị sự cố ......................................................................... 34
4.3. TÍNH TỐN NGẮN MẠCH ........................................................................ 37
4.3.1. Khái niệm chung về ngắn mạch .............................................................. 37
4.3.2. Nguyên nhân, hậu quả và mục đích của ngắn mạch ............................... 38
4.3.3. Mục đích của việc tính tốn ngắn mạch ................................................. 39
4.3.4. Phƣơng pháp tính tốn dịng ngắn mạch................................................. 39
4.3.5. Chọn và tính tốn các đại lƣợng cơ bản.................................................. 39

4.3.6. Tính dịng ngắn mạch ............................................................................. 43
4.3.7. Tính dịng xung kích ............................................................................... 45
CHƢƠNG 5 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP .......................... 47
5.1. VẤN ĐỀ CHUNG ......................................................................................... 47
5.2. ĐIỀU KIỆN CHUNG CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN............................................... 47
5.2.1. Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện và các phần tử có dịng
điện chạy qua .................................................................................................... 47
5.2.2. Các điều kiện kiểm tra khí cụ điện theo dịng ngắn mạch ...................... 48
5.2.3. Chọn khí cụ cho trạm biến áp ................................................................. 49
5.3. CHỌN DÂY DẪN – THANH GÓP .............................................................. 56
5.3.1. Chọn dây dẫn .......................................................................................... 56
5.3.2. Chọn thanh góp ....................................................................................... 59
CHƢƠNG 6 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ ĐỊNH KÍCH THƢỚC TRẠM .............. 61
6.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC TRẠM .............................................................. 61
Bản vẽ mặt chính............................................................................................. 61
2


Bản vẽ mặt bằng .............................................................................................. 62
Bản vẽ mặt bên phải ....................................................................................... 63
Bản vẽ mặt bên trái ......................................................................................... 64
Bản vẽ mặt sau ................................................................................................ 65
Bản vẽ mặt cắt 1-1 ........................................................................................... 66
Bản vẽ mặt cắt 2-2 ........................................................................................... 67
6.2. TÍNH TỐN NỐI ĐẤT ................................................................................ 67
6.2.1. Khái quát chung ...................................................................................... 67
6.2.2. Cách thực hiện nối đất ............................................................................ 68
6.2.3. Tính tốn nối đất nhân tạo ...................................................................... 69
6.3. SƠ ĐỒ MẶT BẰNG MẶT CẮT TRONG TRẠM BIẾN ÁP....................... 74
Bản vẽ mặt bằng .............................................................................................. 75

Bản vẽ mặt cắt a-a ........................................................................................... 76
Bản vẽ mặt cắt b-b .......................................................................................... 77
Bản vẽ mặt cắt c-c ........................................................................................... 78
Bản vẽ mặt cắt d-d .......................................................................................... 79
6.4. THIẾT KẾ NỀN TRẠM BIẾN ÁP ............................................................... 80
CHƢƠNG 7 DỰ TOÁN CHO TRẠM BIẾN ÁP..................................................... 81
7.1. THUYẾT MINH DỰ TỐN ......................................................................... 81
7.2 TÍNH TỐN THIẾT BỊ ................................................................................. 81
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 85

3


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, đất nƣớc ta đang trên đƣờng cơng nghiệp hố, hiện đại hố, đời sống
nhân dân đƣợc nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh
vực ngày càng tăng. Vì vậy, cơng nghiệp điện lực giữ vai trị hết sức quan trọng đối
với sự phát triển kinh tế và ổn định xã hội. Để đảm bảo cho việc cung cấp điện đƣợc
tốt, đòi hỏi phải xây dựng đƣợc một hệ thống điện gồm các khâu sản xuất, truyền tải,
phân phối điện năng và hoạt động một cách thống nhất với nhau. Trong đó, Trạm biến
áp có vai trị quan trọng. Vì muốn truyền tải điện năng đi xa ta phải tăng điện áp và
sau đó giảm điện áp xuống thấp cho phù hợp với nơi tiêu thụ. Dùng biến áp tiện lợi và
kinh tế.
Năng lƣợng là một trong những yếu tố rất quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu
trong các lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt ... Một lực lƣợng đông đảo
cán bộ khoa học kỹ thuật trong ngành điện đang tham gia thiết kế và lắp đặt các cơng
trình cung cấp điện.
Đồ án “Thiết kế trạm biến áp” ở đây đƣợc trình bày những bƣớc thiết kế cơ bản
cần thiết, dẫn ra từ những công thức tính tốn cơ bản để lựa chọn những phần tử của

hệ thống thích hợp cho trạm điện. Thiết kế trạm biến áp nhằm giúp sinh viên chúng ta
làm quen với cơng việc thiết kế và cịn giúp cho mỗi bản thân chúng ta có một tác
phong làm việc độc lập.
Do thời gian và tài liệu còn hạn chế, hơn nữa kinh nghiệm thực tiễn của em chƣa
có nhiều nên đồ án thiết kế này khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận
đƣợc sự góp ý và nhận xét của thầy cô và các bạn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn q thầy cơ trong Bộ mơn Cơng Nghệ Kỹ
Thuật Điện -Điện Tử và đặc biệt là thầy Phạm Hồng Nam đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ
bảo và động viên em trong suốt quá trình thực hiện Đồ Án Tốt Nghiệp này.

4


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1. KHÁI QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1.1. Khái niệm
Trạm biến áp là một cơng trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác.
TBA đƣợc phân loại theo điện áp, theo địa dƣ.
a) Theo điện áp, TBA có thể là trạm tăng áp, cũng có thể là trạm hạ áp hay trạm trung
gian.
+ Trạm tăng áp thƣờng đƣợc đặt ở các nhà máy điện, làm nhiệm vụ tăng điện áp
từ điện áp máy phát lên điện áp cao hơn để tải điện năng đi xa.
+ Trạm hạ áp thƣờng đƣợc đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống
điện áp thấp nhằm thích hợp với các hộ tiêu thụ.
+ Trạm biến áp trung gian chỉ làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lƣới điện có cấp
b) Theo địa dư, TBA đƣợc phân loại thành TBA khu vực và TBA địa phƣơng.
+ TBA khu vực đƣợc cung cấp điện từ mạng điện khu vực (mạng điện chính) của
hệ thống điện (HTĐ) để cung cấp điện cho một khu vực lớn bao gồm thành phố, các
khu công nghiệp …
+ TBA địa phƣơng là các TBA đƣợc cung cấp điện từ mạng phân phối, mạng địa

phƣơng của HTĐ cấp cho từng xí nghiệp, hay trực tiếp cấp cho các hộ tiêu thụ với
điện áp thứ cấp thấp hơn.
1.1.2. Các cấp điện áp của các trạm biến áp
a) Cấp cao áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp
+ 500 kV: dùng cho hệ thống điện quốc gia, nối liền 3 miền đất nƣớc.
+ 220 kV: dùng cho lƣới truyền tải, mạng điện khu vực.
+ 110 kV: dùng cho lƣới phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn.
b) Cấp trung áp: là mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp
+ 22 kV: dùng cho mạng địa phƣơng, cung cấp điện cho các phụ tải vừa và nhỏ
hoặc các khu dân cƣ.

5


Do lịch sử để lại, hiện nay nƣớc ta cấp trung áp còn dùng: 66kV, 35kV, 15kV,
10kV, 6kV … nhƣng trong tƣơng lai các cấp điện này sẽ đƣợc cải tạo, để dùng thống
nhất một cấp 22kV.
c) Cấp hạ áp: 380/220V gồm:
+ Mạng điện 3 pha, trung tính nối đất trực tiếp.
+ Mạng điện 1 pha hai dây và 1 pha 3 dây.
1.2. PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP
Về hình thức và cấu trúc của trạm biến áp, TBA đƣợc chia thành trạm ngoài trời
và trạm trong nhà.
1.2.1. Trạm biến áp ngoài trời
Ở loại TBA này, các thiết bị điện nhƣ: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, thanh
góp …đều đặt ngồi trời. Phần phân phối phía trung áp có thể đặt ngoài trời, trong nhà
hoặc các tủ chuyên dùng. Phần phân phối hạ áp thƣờng đặt trong nhà hoặc đặt trong
các tủ chuyên dùng chế tạo sẵn.
Trạm biến áp ngồi trời thích hợp cho các trạm tăng áp, trạm giảm áp và các
TBA trung gian có cơng suất lớn, có đủ điều kiện về đất đai để đặt các trang thiết bị.

Các TBA ngoài trời tiết kiệm đƣợc rất nhiều về kinh phí xây dựng, nên đƣợc khuyến
khích dùng nếu có điều kiện.
1.2.2. Trạm biến áp trong nhà
Ở loại TBA này, các thiết bị điện nhƣ: máy cắt, dao cách ly, máy biến áp, thanh
góp … để đặt trong nhà. Ngồi ra vì điều kiện chiến tranh, bảo đảm mỹ quan thành
phố, ngƣời ta còn xây dựng những TBA ngầm. Loại trạm này khá tốn kém trong xây
dựng, vận hành, bảo quản.
Trong thực tế cần căn cứ vài địa hình, mơi trƣờng làm việc, cơng suất trạm, tính
chất quan trọng của phụ tải, môi trƣờng mỹ quan và kinh phí đầu tƣ mà chọn loại trạm
cho phù hợp.
1.2.3. Các trạm biến áp thƣờng gặp
a) Trạm treo

6


Trạm treo (hình 1.1) là kiểu trạm tồn bộ các thiết bị cao áp, hạ áp, máy biến áp
đƣợc đặt trên cột. Máy biến áp thƣờng là loại một pha hoặc tổ 3 máy biến áp 1 pha. Tủ
hạ áp có thể đặt trên cột cạnh máy biến áp hay trong nguồn phân phối xây dựng dƣới
đất.
Trạm treo có ƣu điểm là tiết kiệm đất, thích hợp cho trạm cơng cộng đô thị, trạm
biến áp cơ quan.
Trạm treo, máy biến áp thƣờng là 1 pha hoặc 3 pha. Để đảm bảo an toàn chỉ cho
phép dùng trạm treo cho cở máy có cơng suất 250 kVA , 3 x 75 kVA … với cấp điện
áp (15 - 22) / 0,4 kV, phần đo đếm đƣợc trang thiết bị hạ áp.
Tuy nhiên loại trạm này làm mất mỹ quan thành phố nên về lâu dài loại trạm này
khơng đƣợc khuyến khích dùng ở đơ thị.

Hình 1.1: Trạm biến áp treo
b) Trạm nền

Trạm nền thƣờng đƣợc dùng ở những nơi có điều kiện đất đai nhƣ ở vùng nơng
thơn, cơ quan, xí nghiệp vừa và nhỏ.
Đối với trạm nền, thiết bị cao áp đặt trên cột, máy biến áp thƣờng là tổ 3 máy
biến áp 1 pha hay 1 máy biến áp 3 pha đặt trên bệ xi măng dƣới đất, tủ phân phối hạ áp
đặt trong nhà. Xung quanh trạm có xây tƣờng rào bảo vệ (hình 1.2)
7


Đƣờng dây đến có thể là cáp ngầm hay đƣờng dây trên khơng, phần đo đếm có
thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp.

Hình 1.2: Trạm biến áp nền
c) Trạm giàn
Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp đều đƣợc đặt
trên các giá đỡ bắt giữa hai cột (hình 1.3).
Trạm đƣợc trang bị 3 máy biến áp 1 pha (3 x 75 kVA) hay 1 biến áp 3 pha ( nhỏ
hơn hoặc bằng 400 kVA), cấp điện áp ( 15 - 22) kV / 0,4 kV. Phần đo đếm có thể thực
hiện phía trung áp hay phía hạ áp. Tủ phân phối hạ áp đặt trên giàn giữa hai cột, đƣờng
dây đến có thể là đƣờng dây trên khơng hay đƣờng dây cáp ngầm
Trạm giàn thƣờng cung cấp điện cho khu dân cƣ hay các phân xƣởng.

Hình 1.3: Trạm biến áp giàn
8


d) Trạm kín
Trạm kín là loại trạm mà các thiết bị điện và máy biến áp đƣợc đặt trong nhà
(hình 1.4).
Trạm kín thƣờng đƣợc phân làm trạm cơng cộng và trạm khách hàng:
- Trạm công cộng thƣờng đặt ở khu đơ thị hóa, khu dân cƣ mới đảm bảo mỹ quan

và an toàn cho ngƣời sử dụng.
- Trạm khách hàng thƣờng đƣợc đặt trong khuôn viên của khách hàng, khuynh
hƣớng hiện nay là sử dụng bộ mạch vịng chính (Ring Main Unit) thay cho kết cấu
thanh cái, cầu dao, có bợ chì và cầu chì ống để bảo vệ máy biến áp có cơng suất nhỏ
1000 kVA.
Trạm kín cần dùng 3 phòng: phòng đặt thiết bị cao áp, phòng đặt máy biến áp,
phòng đặt thiết bị phân phối hạ áp và đƣợc dùng ở những nơi cần an toàn, nơi nhiều
khí bụi và nơi có hóa chất ăn mịn.
Đối với trạm kín cáp vào và ra thƣờng là cáp ngầm, các cửa thơng gió đều phải
có lƣới để chống chim, rắn, chuột và có hố dầu sự cố.

Hình 1.4: Trạm biến áp kiếu kín
9


e) Trạm một cột
Trạm một cột hay còn gọi là trạm biến áp một cột là loại trạm trong đó máy biến
áp đƣợc đặt trên trụ thép đơn hoặc trụ bằng cột bê tông ly tâm. Các bộ phận khác đƣợc
làm bằng tôn tráng kẽm, dày 2mm và đƣợc sơn tĩnh điện.

Hình 1.5: Trạm biến áp một trụ
Trạm biến áp một cột không giống nhƣ các trạm biến áp khác về vị trí lắp đặt,
Trạm đƣợc lắp đặt ngồi trời và đƣợc sử dụng ở các nơi cơng cộng có không gian hẹp,
mật độ dân cƣ cao nhƣ: các trung tâm thƣơng mại, nhà cao tầng, bệnh viện, sân bay,
tàu điện, vỉa hè, công viên… Không chỉ vậy trạm biến áp một cột cịn đƣợc sử dụng
trong các khu cơng nghiệp, các nhà máy sản xuất. Trạm biến áp một cột đƣợc sử dụng
trong lƣới truyền tải và phân phối từ 6kV đến 35kV, công suất máy biến áp đến 630A.
 Lợi ích khi sử dụng trạm biến áp một cột
Trạm biến áp một cột ra đời nhằm khắc phục những hạn chế nhƣợc điểm của
các trạm truyền thống, có vai trò quan trọng trong hệ thống mạng lƣới điện, khơng chỉ

vậy nó cịn giúp ngƣời sử dụng tiết kiệm các chi phí một cách tối đa mà hiệu quả mang
lại vẫn cao, do đó trạm biến áp một cột đang là một giải pháp giúp sử dụng nguồn điện
một cách an toàn, hiệu quả hơn.

10


Ngoài ra với những ƣu điểm khác nhƣ gọn, đẹp, bền vững, khơng tốn diện tích
lắp đặt, an tồn cho những ngƣời dân sống xung quanh, có giá cả phù hợp, do đó trạm
ln là mối quan tâm hàng đầu của các nhà đầu tƣ.
So với trạm biến áp thì trạm biến áp một cột đã thu hẹp khoảng cách so với trạm
hỏ và trạm treo mà các trạm điện kín trƣớc đây chƣa thực hiện đƣợc.
+ Trong mạng lƣới điện trên khơng thì trạm biến áp một cột có giá đầu tƣ tƣơng
đƣơng với trạm treo nhƣng giá trị của nó lại vƣợt trội hơn.
+ Trạm biến áp một cột có tính an tồn cao, do vậy những dân sống xung quanh
trạm sẽ biến áp sẽ không bị ảnh hƣởng.
+ Trạm biến áp một cột cũng mở nên cơ hội cho các kỹ sƣ đƣợc làm chủ kỹ
thuật thiết kế và tạo nên sản phẩm, không chỉ vậy trạm biến áp một cột xuất hiện mở ra
cơ hội cho các nhà thầu thêm sự lựa chọn hoàn hảo hơn.
f) Trạm biến áp hợp bộ
Trạm biến áp hợp bộ hay gọi là trạm kios là dạng trạm biến áp đƣợc sản xuất sẵn,
đƣợc sản xuất trọn gói trong một kích thƣớc nhỏ gọn. Thơng thƣờng có hai loại: trạm
có thể đi vào bên trong và trạm không thể đi vào bên trong. Cơng suất cho trạm thƣờng
630 hoặc 1000KVA. Có thể lắp đặt trên mặt đất hoặc ngầm dƣới đất tùy theo u cầu
cơng trình. Trạm kios đƣợc biết đến nhƣ trạm biến áp hợp bộ theo kiểu kín đƣợc thiết
kế, gia công, chế tạo theo các tiêu chuẩn nhất định, đảm bảo phù hợp và tuân thủ
nguyên tắc tiêu chuẩn quốc tế.

Hình 1.6: Trạm biến áp hợp bộ
11



Đặc tính chung của v trạm:
Vỏ trạm đƣợc chế tạo bằng tôn và sơn tĩnh điện cả hai mặt, cách nhiệt, thơng gió
tự nhiên hoặc cƣỡng bức.
Vỏ trạm bao gồm:
+ Khung: Chế tạo từ tôn dày 3mm trên máy CNC đảm bảo tính hợp lý và cứng
vững.
+ Mái: chế tạo từ tôn dầy 2 mm kèm theo gân tăng cứng, có lớp cách nhiệt đảm
bảo trạm hoạt động tốt khi nhiệt độ môi trƣờng lên trên 45 C.
+ Cửa: Chế tạo từ 2 lớp tôn dầy 2 mm với hệ thống bản lề chắc chắn đảm bảo độ
cứng vững và an toàn.
+ Đế: Chế tạo bằng thép I 200 đảm bảo tính cững vững và ổn định khi di chuyển.
+ Tất cả các khoang đều đƣợc thiết kế có lƣới chống côn trùng xâm nhập gây ra
các sự cố ngăn mạch.
+ Cấp bảo vệ: Trung thế và hạ thế IP32
+ Ngăn biến áp IP21.
Khoang trung thế:
+ Khoang trung thế gồm các RMU ( Ring Main Unit)
+ Điện áp : 7.2/12/24/35 kV; tần số 50-60 HZ
+ Dòng định mức: 400-630A
+ Xung dòng cực đại cho phép : 12,5 đến 25 kA rms/3s.
+ Dòng điện chịu đựng: 31,5 đến 62,5 A kA
+ Bảo vệ MBA bằng LBS+ fuse hoặc các rơ le chuyên dụng.
Khoang máy biến áp:
+ Công suất định mức: 160 đến 2500(kVA)
+ Điện áp thứ cấp định mức : 220/440(V)
+ Kiểu đấu dây: Dyn hoặc Yzn
Khoang tủ hạ thế:
+ Tủ hạ thế tổng sử dụng ACB/MCCB có dịng định mức tùy chọn.

12


+ Phù hợp tiêu chuẩn IEC 60947-2
+ Thiết bị đo lƣờng : Tùy chọn.
Vài n t về trạm biến áp kios.
Trạm kios là một phần quan trọng của mạng lƣới điện. Nó chuyển đổi từ điện áp
cao hơn sang điện áp thấp hơn của gia đình và các doanh nghiệp.
+ Cần lắp đặt các trạm biến áp mới thay thế các thiết bị truyền tải cũ:
Việc lắp đặt các trạm kios mới sẽ phục vụ cho nhu cầu về điện ngày càng tăng
và thay thế các thiết bị đã hoạt động hết tuổi thọ của nó và tính an tồn điện cao hơn.
Trong những năm gần đây, số lƣợng thiết bị điện trong gia đình và tại các doanh
nghiệp nhà càng nhiều, điều đó dẫn đến năng lƣợng mà ngƣời dân sử dụng càng tăng
nhanh. Do đó việc lắp đặt các trạm kios trong thành phố, thị trấn các xã, các khu công
nghiệp... thay cho các thiết bị truyền tải điện cũ là cần thiết và cấp bách.
+ Cần lắp đặt một trạm biến áp kios gần nhà/ trƣờng/ doanh nghiệp.
Khi các trạm biến áp đƣợc đặt quá xa, nó không thể hoạt động hiệu quả và
không thể đảm bảo chất lƣợng nguồn điện cung cấp cho ngƣời dân và doanh nghiệp.
Quá tr nh ựa chọn các vị trí ắp đặt trạm kios.
Tất cả các khoản đầu tƣ cho mạng lƣới điện đều đƣợc lên kế hoạch cẩn thận chi
tiết. Khi chúng ta xác định một khu vực cần lắp đặt trạm biến áp kios, phải điều tra kỹ
lƣỡng để tìm một vị trí thích hợp để lắp đặt cho hiệu quả về mặt kinh tế nhất và an
tồn nhất.
Tìm hiểu nhiều các vị trí đƣợc đánh giá dựa trên hàng loạt các tiêu chuẩn về kỹ
thuật và môi trƣờng. Nếu có thể, nên lựa chọn các vị trí các vị trí có tác động tối thiểu
đến tài sản xung quanh và các cơ sở cộng đồng. Sau khi lựa chọn đƣợc vị trí thích hợp,
phải thơng báo cho lãnh đạo địa phƣơng cũng nhƣ gia đình và các doanh nghiệp trong
khu vực. Phân tích, đánh giá các phản hổi nhận đƣợc từ cá nhân và doanh nghiệp để
xác định vị trí lắp đặt tốt nhất đáp ứng đƣợc yêu cầu của khách hàng tốt nhất.
 Theo đề bài yêu cầu, ta thiết kế trạm kín


13


CHƢƠNG 2: VẼ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI-TÍNH TỐN CÁC HỆ SỐ Tmax, max VÀ
TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP
2.1. VẼ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI-TÍNH TỐN CÁC HỆ SỐ Tmax, max
2.1.1. Đồ thị phụ tải
2.1.1.1. Định nghĩa
Mức tiêu thụ điện năng luôn luôn thay đổi theo thời gian. Qui luật biến thiên của
phụ tải theo thời gian đƣợc biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải. Trục tung của
đồ thị có thể biểu diễn: cơng suất tác dụng, công suất phản khảng, công suất biểu kiến
ở dạng đơn vị có tên hay tƣơng đối. Cịn trục hồnh biểu diễn thời gian.
Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất, theo thời gian, theo địa dƣ
- Theo cơng suất có đồ thị phụ tải cơng suất tác dụng, đồ thị phụ tải công suất phản
kháng và đồ thị phụ tải công suất biểu kiến.
- Theo thời gian có đồ thị phụ năm, đồ thị phụ tải ngày …
- Theo địa dƣ có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ thị phụ tải của nhà máy điện hay
TBA, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ.
Đồ thị phụ tải rất cần cho thiết kế và vận hành HTĐ. Khi biết đồ thị của toàn hệ
thống có thể phân bố tối ƣu cơng suất cho nhà máy điện trong hệ thống, xác định mức
tiêu hao nhiên liệu …
Đồ thị phụ tải này của nhà máy hay TBA dùng để chọn dung lƣợng máy biến áp
(MBA), tính toán tổn thất điện năng trong MBA, chọn sơ đồ nối dây …
2.1.1.2. Cách xác định đồ thị phụ tải hằng ngày theo %Smax
Đồ thị phụ tải ngày vẽ Watt kế tự ghi là chính xác nhất, nhƣng cũng có thể vẽ
theo phƣơng pháp từng điểm, nghĩa là cứ sau một khoảng thời gian ghi lại chỉ số phụ
tải rồi nối lại thành đƣờng gấp khúc (hình 2.1). Phƣơng vẽ theo từng điểm tuy khơng
chính xác nhƣng trong thực tế vẫn dùng phổ biển.
Để tính tốn thuận tiện thƣờng biến đƣờng gấp khúc thành dạng bậc thang nhƣng

phải đảm bảo hai điều kiện:
- Diện tích giới hạn bởi đƣờng biểu diễn hình bậc thang với trục tọa độ phải bằng
đúng diện tích giới hạn bởi đƣờng biểu diễn gấp khúc với trục tọa độ.
14


- Điểm cực đại và cực tiểu trên cả hai đƣờng biểu diễn vẫn khơng thay đổi.

Hình 2.1: Đồ thị phụ tải ngày dạng gấp khúc
2.1.3. Vẽ đồ thị phụ tải theo số iệu ban đầu đề cho
 Số liệu ban đầu:
Giờ

1

2

3

4

5

6

7

8

9


10

11

12

%Smax 40

50

60

70

70

80

80

100

100

90

80

60


Giờ

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

%Smax 40

40


50

60

70

90

90

80

80

60

50

40

15


 Đồ thị phụ tải ngày dạng bậc thang

Hình 2.2: Đồ thị phụ tải ngày dạng bậc thang
2.1.2. Tính các hệ số thời gian Tmax, max
2.1.2.1. Xác định thời gian sử dụng công suất lớn nhất (Tmax)
Điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào phụ tải và thời gian vận hành. Song trong q

trình vận hành, phụ tải ln ln biến đổi, Vì vậy để thuận tiện trong q trình tính
tốn ngƣời ta giả thiết phụ tải luôn luôn không thay đổi và bằng phụ tải lớn nhất. Do
vậy thời gian dùng điện lúc này là thời gian tƣơng đƣơng về phƣơng diện tiêu thụ điện
năng.
Với giả thiết nhƣ trên thì thời gian dùng điện ở phụ tải lớn nhất này (thƣờng lấy
bằng phụ tải tính tốn) đƣợc gọi là thời gian sử dụng cơng suất lớn nhất.
 Tính Tmax trong một ngày:
t  24

Tmax .S max  0

S (t (dt ))

24

Tmax (ngay)

 S (t )dt  S .t


i

0

Smax

i

Smax


16


Tmax (ngay) 

40.4  50.3  60.4  70.3  80.5  90.3  100.2
100

Tmax (ngày) = 16,3 (giờ)

 Tính Tmax trong một năm:
Dựa vào Tmax trong một ngày ta tính đƣợc Tmax (năm) nhƣ sau:
Tmax (năm) = Tmax (ngày).365
Tmax (năm) = 16,3 . 365
Tmax (năm) = 5949,5 (giờ)
Vậy:
Nếu giả thiết rằng ta luôn sử dụng phụ tải lớn nhất (và khơng đổi) thì thời gian
cần thiết Tmax để cho phụ tải đó tiêu thụ một lƣợng điện năng bằng lƣợng điện năng do
phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm việc đƣợc gọi là thời gian sử
dụng công suất lớn nhất.
Về phƣơng diện kinh tế thì Tmax càng lớn đạt giá trị t càng tốt.
2.1.2.2. Xác định thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất ( (max) )
Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất  là thời gian nếu trong đó mạng điện
luôn luôn mang tải lớn nhất sẽ gây ra một tổn thất điện năng đúng bằng tổn thất điện
năng thực tế trên mạng điện trong một năm.
Tính  trong một năm:

  (0,124  Tmax .104 ).8760
  (0,124  5949,5.104 ).8760
 = 6298 (giờ)

 Kết luận:
 Tmax (ngày) = 16,3 (giờ)
 Tmax (năm) = 5949,5 (giờ)
 (năm) = 6298 (giờ)

17


2.2. TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP
2.2.1. Đặt vấn đề
Phụ tải phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tính
tốn là một việc rất khó khăn và cũng rất quan trọng. Vì nếu phụ tải tính tốn đƣợc xác
định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị, có khi đƣa đến nổ
cháy và nguy hiểm. Nếu phụ tải tính tốn lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị
đƣợc chọn sẽ quá lớn và gây lãng phí.
Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng cho phép đƣợc gọi là phụ tải tính tốn
khơng đổi tƣơng đƣơng với phụ tải thực tế thay đổi theo thời gian và cũng gây nên
một hiệu ứng nhiệt. Do đó về phƣơng diện kỹ thuật, nếu ta chọn các thiết bị điện theo
phụ tải tính tốn thì có thể đảm bảo an tồn cho thiết bị trong các điều kiện vận hành.
 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn: đƣợc chia làm hai nhóm chính.
 Nhóm thứ nhất:
Là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết và đƣa ra các hệ
số tính tốn. Đặc điểm của phƣơng pháp là thuận tiện nhƣng chỉ cho kết quả gần đúng.
 Nhóm thứ hai:
Là nhóm các phƣơng pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất và thống kê. Đặc
điểm của phƣơng pháp này là có kể đến ảnh hƣởng của nhiều yếu tố. Do vậy nên kết
quả tính tốn có chính xác hơn song việc tính tốn khá phức tạp.
2.2.2. Mục đích của việc xác định phụ tải
Việc tính tốn phụ tải điện nhằm:
- Chọn tiết diện dây dẫn của lƣới cung cấp và phân phối điện áp từ lƣới 1000 V trở

lên.
- Chọn số lƣợng và công suất máy biến áp của trạm biến áp.
- Chọn tiết diện dây dẫn của lƣới cung cấp và phân phối.
- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.
2.2.3. Tính tốn phụ tải của trạm
Có nhiều phƣơng pháp xác định phụ tải tính tốn, tùy theo phƣơng pháp mà ta
lựa chọn cách tính cho phù hợp:
18


 Số liệu ban đầu
- Phụ tải tổng của trạm: S= 2400 kVA
- Hệ số phân tán: Kpt=1,5
- Hệ số công suất: cos=0,8
Dựa vào hệ số phân tán (Kpt=1,5) và phụ tải tổng (S=2400kVA) của trạm ta tính
đƣợc cơng suất biểu kiến, công suất tác dụng và công suất phản kháng.
2.2.3.1. Cơng suất biểu kiến tính tốn của phụ tải

S=

S
K pt

S=

2400
1,5

Stt=1600 (kVA)
2.2.3.2. Cơng suất tác dụng tính tốn của phụ tải

Ptt = Stt . cos
Ptt = 1600.0,8
Ptt = 1280 (kW)
2.2.3.3. Cơng suất phản kháng tính tốn
Qtt = Stt . sin
Qtt = 1600.0,6
Qtt = 960 (kVAr)
Do cos = 0,8 nên sin   1  cos 2  1  0,82  0,6
 Kết luận
 Stt = 1600 (kVA)
 Qtt =960 (kVAr)
 Ptt =1280 (kW)

19