Thiết kế trạm điện: Giới thiệu
Trạm biến áp điện là phần quan trọng của mạng phân phối điện, hoạt động như trung tâm truyền và phân phối điện. Những cơ sở phức tạp này đòi hỏi phải có kế hoạch, thiết kế và triển khai nghiêm ngặt để đảm bảo cung cấp điện liên tục và hiệu quả.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các nền tảng của thiết kế trạm biến áp, bao gồm các thành phần khác nhau, các vấn đề về bố trí và các yếu tố môi trường.
Tiêu chí lập kế hoạch trạm biến áp
Mức độ lỗi tối đa trên bus trạm biến áp mới không được vượt quá 80% công suất phá hủy định mức của cầu chì.
Đệm 20% nhằm tính toán sự gia tăng mức ngắn mạch khi hệ thống phát triển.
Tốc độ dòng điện đứt mạch và tạo ra dòng điện, cũng như khả năng thời gian loại bỏ lỗi của thiết bị chuyển mạch ở các mức điện áp khác nhau, có thể được tính toán như sau:
| Thời gian loại bỏ sự cố | Mức điện áp | Thời gian hoạt động | Dòng cắt | Dòng công nhận |
| 150 ms | 33 kV | 60-80 ms | 25 KA | 62.5 KA |
| 120 ms | 132 kV | 50 ms | 25/31.5 KA | 70 KA |
| 100 ms | 220 kV | 50 ms | 31.5/40 KA | 100 KA |
| 100 ms | 400 kV | 40 ms | 40 KA | 100 KA |
Dung lượng của bất kỳ trạm biến áp nào ở các mức điện áp khác nhau nói chung không nên vượt quá.
| Trạm biến áp | Cấp điện áp |
| 765 KV | 2500 MVA |
| 400 KV | 1000 MVA |
| 220 KV | 320 MVA |
| 110 KV | 150 MVA |
Kích thước và số lượng máy biến áp liên kết (ICTs) phải được lên kế hoạch sao cho sự hỏng hóc của bất kỳ đơn vị nào cũng không làm quá tải các ICTs còn lại hoặc hệ thống cơ bản.
Một cầu chì bị kẹt không thể ngắt hơn 4 đường dây cho hệ thống 220 KV, hai đường dây cho hệ thống 400 KV, và một đường dây cho hệ thống 765 KV.
Yêu cầu Hệ thống Trạm điện
| S.No | Technical Parameter Description | Units | System | |||||
| 1 | System Nominal Voltage | kVrms | 400 kV | 220 kV | 132 kV | 33 kV | ||
| 2 | System Maximum Voltage | kVrms | 420 kV | 245 kV | 145 kV | 36 kV | ||
| 3 | Power frequency withstand voltage | kVrms | 630 kV | 460 kV | 275 kV | 70 kV | ||
| 520 kV | ||||||||
| 4 | Switching surge withstand voltage | kVp | ||||||
| (for 250/2500ms) | ||||||||
| 1). Line-to-Earth | 1050 kVp | Not | Not | Not | ||||
| 2). Across Isolating Gap | 900kVp+345kVrms | applicable | applicable | applicable | ||||
| 5 | Lightning Impulse Withstand Voltage | kVp for 1.2/50(ms) | ||||||
| 1). Line-to-Earth | 1425 kVp | 1050 kVp | 650 kVp | 170 kVp | ||||
| 2). Across isolating gap | 1425 kVp+ 240kVrms | 1200 kVp | 750 kVp | 195 kVp | ||||
| 6 | One minute power frequency withstand value | |||||||
| Dry | ||||||||
| Wet | kVrms | 520 | 460 | 275 | 70 | |||
| kVrms | 610 | 530 | 315 | 80 | ||||
| 7 | System frequency | Hz | 50 | |||||
| 8 | Variation in frequency | % | 2.5 | |||||
| 9 | Corona extinction voltage | 320 kV | 156 kV | 84 kV | ||||
| 10 | Radio interference voltage | 1000 mV at | 1000 mV | 1000 mV at | ||||
| 266 kV | at 167 kV | 93 kV | ||||||
| 11 | System Neutral rating | Solidly earthed | ||||||
| 12 | Continuous Current Rating | 1600 A (or) 2000 A | 1600 A | 800 A | 600 A | |||
| 13 | Symmetrical fault current (ISC) | kA | 40 | 40 | 31.5 | 25 | ||
| 14 | Short circuit fault current duration | Second | 1 | 1 | 1 | 3 | ||
| 15 | Dynamic short circuit (ISC) current rating | kAp | 100 kA | 100 kA | 79 kA | 62.5kA | ||
| 16 | Conductor spacing for AIS layouts (Phase-to-Ground) | meter | ||||||
| Phase-to-Phase | meter | 6.5 | 4.5 | 3 | 1.5 | |||
| 7 | 4.5 | 3 | 1.5 | |||||
| 17 | Design ambient temperatures | oC | 50 | |||||
| 18 | Pollution level as per IEC-815 & 71 | III | ||||||
| 19 | Creepage -Distance | mm | 10500 mm | 6125 mm | 3625 mm | 900 mm | ||
| 20 | Maximum fault clearing time | ms | <100 | <100ms | <150ms | |||
| 21 | Bay Width | meter | 27 | 16.4-18 | 10.4.12.0 | 5.5 | ||
| 22 | Bus equipment interconnection height from ground | meter | 8 | 5.5 | 5 | 4 | ||
| 23 | Strung busbar height | meter | >15 | 10 | 8 | 5.5 | ||
Danh pháp
Độ tin cậy: Độ tin cậy của hệ thống điện là việc cung cấp điện liên tục ở điện áp và tần số yêu cầu. Thanh dẫn, cầu chì, biến áp, bộ cách ly và thiết bị điều chỉnh ảnh hưởng đến độ tin cậy của trạm biến áp.
Tỷ lệ hỏng hóc: Là tỷ lệ hỏng hóc hàng năm trung bình.
Thời gian mất điện: Thời gian mất điện là thời gian cần thiết để sửa chữa thành phần hỏng hoặc chuyển sang nguồn cung cấp khác.
Thời gian chuyển mạch: Thời gian từ khi mất điện bắt đầu cho đến khi phục hồi dịch vụ thông qua hoạt động chuyển mạch.
Kế hoạch chuyển mạch: Việc bố trí thanh dẫn và thiết bị được xem xét về chi phí, tính linh hoạt và độ tin cậy của hệ thống.
Khoảng cách pha-đất: Khoảng cách pha-đất của trạm biến áp là
Khoảng cách giữa dây dẫn và cấu trúc.
Khoảng cách giữa thiết bị đang hoạt động và cấu trúc &
Khoảng cách giữa dây dẫn đang hoạt động và mặt đất.
Khoảng cách pha-pha: Khoảng cách pha-pha của trạm biến áp là
Khoảng cách giữa các dây dẫn đang hoạt động.
Khoảng cách giữa các dây dẫn và thiết bị đang hoạt động và
Khoảng cách giữa các đầu cực trong cầu chì, bộ cách ly, v.v.
Khoảng cách với đất: Là khoảng cách tối thiểu từ bất kỳ vị trí nào mà con người có thể đứng đến phần gần nhất không phải là tiềm năng đất của một bộ phận cách điện hỗ trợ dây dẫn đang hoạt động.
Khoảng cách phân đoạn: Là khoảng cách tối thiểu từ bất kỳ vị trí đứng nào đến dây dẫn đang hoạt động gần nhất chưa được che chắn. Sử dụng chiều cao của một người với hai tay dang rộng và khoảng cách pha-đất để tính toán khoảng cách phân đoạn.
Khoảng cách an toàn: Điều này bao gồm khoảng cách với mặt đất và khoảng cách theo phần.
Trường tĩnh điện của trạm biến áp: Dây dẫn hoặc bộ phận kim loại được cấp điện tạo ra trường tĩnh điện. Trạm biến áp EHV (trên 400 KV) có trường tĩnh điện thay đổi tùy thuộc vào hình học của dây dẫn/khối kim loại và vật nối đất hoặc mặt đất lân cận.
Chung
Tuyến truyền tải,
Tuyến phân phối phụ,
Mạch phát điện, và
Biến áp tăng áp và giảm áp
được kết nối đến trạm biến áp hoặc trạm chuyển mạch.
Các trạm biến áp từ 66 đến 40 KV được gọi là EHV. Trên 500KV, chúng được gọi là UHV.
Các vấn đề và phương pháp thiết kế cho trạm biến áp EHV tương tự nhau, tuy nhiên một số yếu tố chiếm ưu thế ở các mức điện áp khác nhau. Đến 220 KV, các sóng xung kích có thể bị bỏ qua, nhưng trên 345 KV, chúng là cần thiết.
Tiêu chí và nghiên cứu thiết kế trạm biến áp
Yêu cầu thiết kế trạm biến áp sẽ được xác định bởi các nghiên cứu sau đây.
Nghiên cứu lưu lượng tải
Nghiên cứu ngắn mạch
Nghiên cứu ổn định tạm thời
Nghiên cứu quá điện áp tạm thời
Nghiên cứu lưu lượng tải
Một trạm biến áp đảm bảo truyền tải điện đáng tin cậy đến tải hệ thống.
Nhu cầu dẫn dòng của trạm biến áp (hoặc) trạm chuyển mạch mới được xác định bằng các nghiên cứu lưu lượng tải trong khi tất cả các đường dây đang hoạt động và trong khi các đường dây được chọn đang được bảo trì.
Sau khi đánh giá nhiều điều kiện lưu lượng tải, công suất tiếp tục và công suất khẩn cấp có thể được tính toán.
Nghiên cứu ngắn mạch
Ngoài các định mức dòng điện liên tục, thiết bị trạm biến áp cần có các định mức thời gian ngắn.
Đây phải đủ để cho phép thiết bị chịu được nhiệt và áp lực cơ học từ dòng điện ngắn mạch mà không bị hư hại.
Để cung cấp khả năng cắt đứt thích hợp trong cầu chì, độ bền trong cách điện trụ, và cài đặt phù hợp cho rơle bảo vệ cảm nhận sự cố.
Cần xác định dòng điện ngắn mạch tối đa & tối thiểu cho các loại và vị trí của ngắn mạch và cấu hình hệ thống khác nhau.
Nghiên cứu ổn định tạm thời
Đầu vào cơ khí bình thường của máy phát bằng với đầu ra điện cộng với tổn thất của máy phát.
Máy phát trong hệ thống quay ở tần số 50 Hz miễn là điều này tiếp diễn. Bất kỳ sự xáo trộn nào trong dòng cơ khí hoặc điện đều khiến tốc độ máy phát rời khỏi 50Hz và dao động xung quanh một điểm cân bằng mới.
Một sự xáo trộn rất phổ biến là ngắn mạch. Ngắn mạch gần máy phát làm giảm điện áp cuối và tăng tốc máy.
Sau khi sửa lỗi, thiết bị sẽ cung cấp năng lượng dư thừa vào hệ thống điện để khôi phục trạng thái ban đầu.
Khi các kết nối điện mạnh, máy giảm tốc nhanh và ổn định. Các kết nối yếu sẽ gây ra mất ổn định của máy.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định bao gồm:
Độ nghiêm trọng của sự cố,
Tốc độ dọn dẹp sự cố,
Các kết nối giữa máy và hệ thống sau khi giải quyết sự cố.
Ổn định tạm thời của trạm phụ thuộc vào
Loại và tốc độ rơle bảo vệ đường dây và bus,
Thời gian cắt đứt của cầu chì, và
Cấu hình bus sau khi sự cố được khắc phục.
Điểm cuối cùng ảnh hưởng đến bố trí bus.
Chỉ một đường dây sẽ bị ảnh hưởng nếu sự cố được giải quyết trong quá trình rơle chính.
Một cầu chì bị chặn có thể khiến nhiều đường dây bị mất trong quá trình rơle hỏng cầu chì, làm yếu kết nối hệ thống.
Nghiên cứu quá điện áp tạm thời
Quá điện áp tạm thời có thể do sét đánh hoặc chuyển mạch.
Nghiên cứu bằng Phân tích mạng tạm thời (TNA) là cách chính xác nhất để xác định điện áp vượt quá do chuyển mạch.
Bố cục sắp xếp trạm biến áp
Bố cục trạm biến áp được xác định bởi các cân nhắc về vật lý và điện, bao gồm các yếu tố sau:
An ninh hệ thống
Độ linh hoạt trong vận hành
Bố trí bảo vệ dễ dàng
Giới hạn mức ngắn mạch
Tiện ích bảo trì
Dễ mở rộng
Yếu tố địa điểm
Kinh tế
An ninh hệ thống
Trạm biến áp lý tưởng bao gồm các cầu chì riêng biệt cho mỗi mạch và cho phép thay thế thanh bus hoặc cầu chì trong quá trình bảo dưỡng hoặc sự cố.
An ninh hệ thống có thể được xác định bằng cách cho phép 100% phụ thuộc vào tính toàn vẹn của trạm biến áp hoặc cho phép một phần trăm thời gian ngừng hoạt động do sự cố định kỳ (hoặc) bảo dưỡng.
Mặc dù hệ thống thanh bus đôi với thiết kế cầu chì đôi là hoàn hảo, nhưng đó là một trạm biến áp đắt tiền.
Độ linh hoạt trong vận hành
Kiểm soát tải MVA và MVAR dưới mọi điều kiện kết nối mạch là cần thiết cho hiệu quả tải của máy phát điện.
Các mạch tải phải được nhóm lại để cung cấp kiểm soát tối ưu trong cả điều kiện bình thường và khẩn cấp.
Sắp xếp bảo vệ dễ dàng
Nếu một công tắc mạch kiểm soát nhiều mạch hoặc có nhiều công tắc mạch bị hỏng. Điều này có thể được giảm thiểu bằng cách phân chia bus.
Dù hệ thống bảo vệ đơn giản, hệ thống bus đơn vẫn cứng nhắc cho việc bảo vệ phức tạp.
Giới hạn mức ngắn mạch
Một trạm biến áp có thể được chia thành hai phần, hoàn toàn hoặc thông qua kết nối phản ứng, để giảm mức ngắn mạch.
Sử dụng đúng cách các công tắc mạch trong hệ thống vòng có thể cung cấp tính năng tương tự.
Cơ sở bảo dưỡng
Bảo dưỡng là cần thiết trong quá trình vận hành trạm biến áp, dù là theo kế hoạch hay khẩn cấp.
Hiệu suất của trạm biến áp trong quá trình bảo dưỡng phụ thuộc vào các quy định bảo vệ.
Mở rộng dễ dàng
Bố cục trạm biến áp nên cho phép mở rộng ngăn cho các nguồn cấp mới.
Khi hệ thống cải thiện, có thể cần chuyển từ bố trí bus đơn sang hệ thống bus đôi hoặc mở rộng trạm lưới thành trạm bus đôi.
Không gian và cơ sở mở rộng sẽ có sẵn.
Yếu tố địa điểm
Khả năng có sẵn của địa điểm là cần thiết cho việc lập kế hoạch trạm biến áp. Việc xây dựng trạm với ít sự linh hoạt có thể là cần thiết ở những nơi có diện tích hạn chế.
Trạm biến áp với ít công tắc hơn và sơ đồ đơn giản chiếm ít không gian hơn.
Kinh tế
Nếu kinh tế khả thi, một cách sắp xếp chuyển mạch cải tiến cho yêu cầu kỹ thuật có thể được tạo ra.
Bố cục trạm biến áp và cách sắp xếp chuyển mạch
Bố cục trạm biến áp và cách sắp xếp chuyển mạch phải được thiết kế cẩn thận dựa trên IEEE 141 để đảm bảo hiệu quả và an toàn của hệ thống phân phối điện.
Biến áp,
Công tắc mạch, và
Công tắc
phải được chọn dựa trên yêu cầu điện áp và tải.
Để tối ưu hóa không gian, thuận tiện cho việc bảo trì và cho phép mở rộng, bố cục phải được lên kế hoạch cẩn thận. Busbar nên liên kết thiết bị một cách hiệu quả, và các mạch điện nên cải thiện dòng điện & độ tin cậy.
Để phát hiện và cô lập lỗi nhanh chóng, cần có hệ thống bảo vệ & điều khiển mạnh mẽ. Các tiêu chuẩn quy định & vấn đề môi trường xác định thiết kế trạm biến áp để đảm bảo an toàn, đáng tin cậy và tuân thủ môi trường.
Cần xem xét nhiều khía cạnh khi thiết kế bố cục EHV và cấu hình chuyển mạch:
Nó phải đáng tin cậy, an toàn và đảm bảo tính liên tục của dịch vụ tốt.
Các sơ đồ busbar điển hình và bảo vệ của trạm biến áp được giải thích chi tiết trong:
Busbar Điện là gì? Các loại, Ưu điểm, Nhược điểm&
Các Sơ đồ Bảo vệ Busbar
Các cấu hình busbar khác nhau mang lại những lợi ích khác nhau về mặt dự phòng, tính linh hoạt vận hành và khả năng tiếp cận bảo trì.
Bố cục busbar hiệu quả đảm bảo dòng điện hiệu quả & hỗ trợ mở rộng trong tương lai.
Cấu trúc Khu Chuyển mạch
Các cấu trúc cần thiết để hỗ trợ & lắp đặt thiết bị điện bus và kết thúc cáp đường dây truyền tải.
Các cấu trúc có thể làm bằng thép, gỗ, RCC hoặc PSC. Dựa trên đất bên, chúng cần móng.
Trạm biến áp sử dụng các cấu trúc thép chế tạo vì những lợi ích của nó.
Các
Khoảng cách pha,
Khoảng cách tiếp đất,
Cụm cách điện,
Chiều dài bus, và
Trọng lượng thiết bị
ảnh hưởng đến thiết kế cấu trúc.
Uốn cong,
Nén mép,
Cắt dọc và cắt ngang, và
Hư hỏng web
phải ngăn chặn sự hỏng hóc của dầm thép và xà gồ.
Dầm hộp lưới nên là 1/10 đến 1/15 của chiều dài và vuông. Thường thì độ võng của dầm không được vượt quá 1/250 của chiều dài.
Đai ốc và đinh tán của cấu trúc phải có đường kính 16 mm, ngoại trừ các phần tải nhẹ nơi chúng có thể là 12 mm.
Tải thiết kế cho cột và xà gồ nên bao gồm
Lực căng dây dẫn,
Lực căng dây nối đất,
Trọng lượng cụm cách điện và phụ kiện, và
Tải phân đoạn (khoảng 350 kg),
Trọng lượng công nhân và dụng cụ (200 kg)
Tải gió và tác động
trong quá trình vận hành thiết bị.
Khoảng cách tải xuống của đường dây trên không phải được kết thúc bởi cấu trúc giàn trạm. Nó có thể lên tới +15 độ theo chiều dọc và +30 độ theo chiều ngang.
Cấu trúc sân có thể được sơn hoặc mạ kẽm nhúng nóng.
Các cấu trúc làm bằng thép mạ kẽm yêu cầu bảo dưỡng tối thiểu.
Tuy nhiên, các cấu trúc được sơn cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt hơn trong một số khu vực bị ô nhiễm cực kỳ nghiêm trọng.
Thông thường, khoảng cách pha được sử dụng như sau:
| 11 KV | 1,3 m |
| 33 KV | 1,5 m |
| 66 KV | 2,0 đến 2,2 m |
| 110 KV | 2,4 đến 3 m |
| 220 KV | 4,5 m |
| 400 KV | 7,0 m |
Thiết kế thanh dẫn điện
Để tạo điều kiện kết nối giữa các thành phần cấu thành nên trạm biến áp, thanh dẫn điện là các thanh dẫn điện được sử dụng để truyền tải điện năng trong toàn bộ trạm biến áp.
Khi thanh dẫn điện được thiết kế và kích thước phù hợp, tổn thất điện能得到的指示似乎被截断了。根据您的要求，我将继续翻译剩余的部分到越南语：
```html
Khi thanh dẫn điện được thiết kế và kích thước phù hợp, tổn thất điện năng được giảm thiểu, phân phối điện trở nên đồng đều hơn và hiệu suất của trạm biến áp được cải thiện. Tự động hóa trạm biến áp tối ưu hóa hoạt động và hiệu quả bằng cách kết hợp hệ thống điều khiển, thiết bị thông minh và mạng lưới giao tiếp. Giám sát thời gian thực, điều khiển từ xa, phân tích dữ liệu và bảo trì dự đoán cải thiện độ tin cậy và giảm thời gian ngừng hoạt động nhờ tự động hóa. Các hệ thống điều khiển tiên tiến như SCADA cải thiện tự động hóa trạm biến áp, thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa. Tự động hóa trạm biến áp sử dụng hệ thống SCADA cho việc điều khiển và giám sát tập trung. Hệ thống SCADA thu thập dữ liệu trạm biến áp để cải thiện dòng điện, đưa ra quyết định và khắc phục sự cố nhanh chóng. Kiến trúc thiết kế trạm biến áp yêu cầu các giao thức truyền thông đáng tin cậy như IEC 61850, DNP3, hoặc Modbus để đảm bảo khả năng tương tác, tính toàn vẹn dữ liệu và an ninh mạng. Tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.Trạm biến áp – Hệ thống điều khiển
Thiết kế trạm biến áp – Giao thức truyền thông
```
请确认是否需要继续翻译或有其他内容需要处理。
