Bài giảng Thiết kế đường dây và trạm biến áp - Chương 5: Sơ đồ nối điện, tổn thất - Nguyễn Nhật Nam

Chapter 5
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN, TỔN THẤT
5.1 Sơ đồ cấu trúc
5.2 Sơ đồ nối điện trạm biến áp
5.3 Tổn thất điện năng
25.1 Sơ đồ cấu trúc
Hệ thống
Tải Nguồn
TBA
Liên hệ
Nguồn cung cấp
cho TBA
Máy phát dự phòngLà CS mà cần cung cấp
 Sơ đồ cấu trúc là
sơ đồ diễn tả sự
liên quan giữa
nguồn, tải và HTĐ
35.1 Sơ đồ cấu trúc
SH
ST
SC
UH
HT
UC
UT
UT
SH ST
SCHT
UC
UH
a) Giảmdần từ điện áp cao xuống
b) Cung cấp cho từng cấp điện áp
45.1 Sơ đồ cấu trúc
UC
UTUH
HT
SH ST
SC
HT
UC
UTUH
SH ST
SC
c) Dùng MBA 3 cuộn dây d) Dùng MBA tự ngẫu
55.1 Sơ đồ cấu trúc
Khi chọn sơ đồ cấu trúc cần chú ý
o Tính khả thi: chọn CS MBA, thi công, xây lắp,... 
o Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp đặc
biệt với hệ thống điện khi bình thường cũng như
cưỡng bức.
o Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không
cần thay cấu trúc đã chọn
o Tổn hao MBA bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ
tải qua 2 lần MBA
o Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt
65.1 Sơ đồ cấu trúc
Có thể có nhiều 
cấu trúc khác 
nhau, để chọn 
phương án nào 
cần cân nhắc 
các khía cạnh 
sau :
Số lượng
MBA
Tổng
công suất
MBA
Tổng vốn
đầu tư
MBA
Tổn hao
điện năng
qua MBA
75.1 Sơ đồ cấu trúc
Kém tin cậy Thường dùng Ít dùng
1 MBA 2 MBA 3 MBA
• Phụ tải ko quan
trọng
• Giai đoạn đầu của
trạm 2 MBA
• Có 2 đường dây cung
cấp từ HT
• Ko có CS MBA lớn phù
hợp với phụ tải
• Ko có khả năng chuyên
chở MBA lớn
• Khi ko có 2 MBA 
phù hợp
• Phát triển phụ tải
cho trạm 2 MBA
85.2 Sơ đồ nối điện
o Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị và
khí cụ điện có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân
phối cho các phụ tải.
o Sơ đồ nối điện có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, 
số phần tử nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của
các phụ tải. 
o Các yêu cầu của sơ đồ nối điện:
• Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu
• Tính linh hoạt: thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau
• Tính phát triển: tăng thêm nguồn hay phụ tải
• Tính kinh tế: vốn đầu tư và chi phí hằng năm
95.2 Sơ đồ nối điện
o Căn cứ vào số thanh góp, vào số máy cắt điện cung 
cấp cho các phần tử, sơ đồ nối điện chia thành 3 
nhóm sau đây:
• Nhóm thứ nhất: mỗi phần tử (mạch) chỉ đi
qua một máy cắt (MC)
• Nhóm thứ hai: mỗi phần tử (mạch) được cung
cấp điện từ hai phía qua hai MC
• Nhóm thứ ba: có một hay hai phần tử ko có
đặt MC mà chỉ đặt dao cách ly (DCL)
105.2 Sơ đồ nối điện
Nhóm thứ nhất
không
phân đoạn
có
phân đoạn
dùng thanh
góp vòng
Sơ đồ hệ thống 1 thanh góp Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp
115.2.1 Nhóm thứ 1
D1
TG
CL12
CL11
MC1
N1 N2
D2 D4D3
a. Sơ đồ một hệ thống thanh góp
o Thứ tự khi đóng một mạch
bất kỳ (D1):
• Đóng DCL CL11
• Đóng DCL CL12
• Đóng MC MC1
o Thứ tự khi cắt một mạch
bất kỳ (D1):
• Cắt MC MC1
• Cắt DCL CL12
• Cắt DCL CL11
12
D1
TG
CL12
CL11
MC1
N1 N2
D2 D4D3
a. Sơ đồ một hệ thống thanh góp
• Đơn giản, rõ ràng
• Sữa chữa MC nào, 
mạch đó mất điện
• NM trên thanh góp
hay sửa chữa DCL 
phía thanh góp, cắt
điện toàn bộ các
mạch
5.2.1 Nhóm thứ 1
13
Có MC phân đoạn (có thể dùng DCL)
MC phân đoạn
(có thể đóng hoặc
cắt khi vận hành)
• Chỉ phân đoạn khi TG có 2 
mạch nguồn trở lên
• Khi sửa chữa chỉ tiến hành cho
từng phân đoạn, phân đoạn còn
lại vẫn làm việc bình thường
• Khi dùng MC phân đoạn, và
vận hành ở chế độ cắt thì có đặt
thêm bộ tự đóng nguồn.
5.2.1 Nhóm thứ 1
14
Sử dụng thanh góp vòng
TG
N2
TGV
N1
D1
CL11
CL12
MC1
D2 D3 D4
CLV1
CLV2
MCV
MC vòng để thay lần lượt cho MC 
của bất kỳ mạch nào khi sửa chữa
bằng cách đi vòng qua MCv, TGV, 
và CL13
CL13
CL13
Ví dụ: thao tác sửa MC1:
• Đóng MCV, CLv1, CLv2, CL13 
• Cắt MC1, CL12, CL11
5.2.1 Nhóm thứ 1
15
b. Sơ đồ hai hệ thống thanh góp
TG 1
TG 2
MCN
CLN1CLN2
D1
CL12 CL11
MC1
CL13
D2 D3 D4
MC liên lạc
5.2.1 Nhóm thứ 1
16
TG 1
TG 2
MCN
CLN1CLN2
CL12 CL11
MC1
CL13
D1 D2 D3 D4
\
MC liên lạc đòng
Vận hành song song 2 TG (chế độ làm việc chính)
5.2.1 Nhóm thứ 1
17
TG 1
TG 2
MCN
CLN1CLN2
CL12 CL11
MC1
CL13
D1 D2 D3 D4
\
MC liên lạc mở
Vận hành 1 TG, dự trữ 1 TG. Sử dụng khi cần sửa chữa TG hay MC. Khi sửa
MC, dùng MCN thay thế, và nối tắt tại vị trí MC sửa (mạch có MC sửa mất điện
trong thời gian thao tác).
5.2.1 Nhóm thứ 1
18
Thao tác sửa chữa MC1: 
sử dụng MCN thay thế
TG 1
TG 2
MCN
CLN1CLN2
D1
CL12 CL11
MC1
CL13
D2 D3 D4
• Cắt MC1, CL11, CL12, CL13 
• Nối tắt MC1
• Đóng CL12, CL13, CLN1, CLN2, MCN
5.2.1 Nhóm thứ 1
19
Thao tác sửa chữa MC1: 
sử dụng MCN thay thế
TG 1
TG 2
MCN
CLN1CLN2
D1
CL12 CL11
MC1
CL13
D2 D3 D4
• Cắt MC1, CL11, CL12, CL13 
• Nối tắt MC1
• Đóng CL12, CL13, CLN1, CLN2, MCN
5.2.1 Nhóm thứ 1
20
TG 1
TG 2
MCN
CLN1CLN2
D1
CL12 CL11
MC1
CL13
D2 D3
* Söû duïng TG voøng
TGV
5.2.1 Nhóm thứ 1
21
Nhóm thứ 2
2 MC / mạch Đa giácMột rưỡi
5.2.2 Nhóm thứ 2
22
a. Hai hệ thống TG có hai MC trên một mạch * Đảm bảo cung cấp điện
liên tục, khi sự cố hay 
chữa trên TG và MC
5.2.2 Nhóm thứ 2
23
b. Hai hệ thống TG có
ba MC trên hai mạch
• Số MC/số mạch = 1.5
• Kém linh hoạt hơn sơ đồ 2 MC/mạch do 
phải chỉnh định lại rơle bảo vệ khi thay
đổi chế độ hoạt động (cắt một MC nào đó)
5.2.2 Nhóm thứ 2
24
c. Đa giác • Số MC/số mạch = 1
• Khi một MC sửa chữa, đa giác trở thành hở, dòng điện qua 
các MC còn lại ko đối xứng, và có thể tăng 2, 3 lần so với
bình thường
5.2.2 Nhóm thứ 2
Sôñoà tam giaùc
Sô ñoà lục giaùc
255.2.3 Nhóm thứ 3
a. Sơ đồ cầu D1 D2
B1 B2
B1 B2
D1 D2
MC ñaët phía nguoàn MC ñaët phía taûi
• Đường dây ngắn, sự cố ít
• Thường xuyên đóng cắt MBA 
trong vận hành
• Đường dây dài sự cố nhiều
• 2 MBA vận hành song song
do y/c phụ tải
26
b. Bảo vệ bằng cầu chì kết hợp với MC đầu đường dây
5.2.3 Nhóm thứ 3
Cầu chì
• Giảm giá thành đầu tư MC
• Yêu cầu cung cấp điện ko cao
• CS trạm BA ko lớn, điện áp
ko lớn (≤ 22 kV) 
275.3 Tổn thất điện năng
Khi máy biến áp vận hành, nó sẽ tiêu thụ 
một lượng công suất gọi là tổn thất
1
Máy biến áp 
2 cuộn dây
2
Máy biến áp 
3 cuộn dây
3
Máy biến áp 
tự ngẫu
2
0
pt
N
B
S
P P P
S
285.3 Tổn thất điện năng
Không có đtpt
(thời gian tổn thất công suất cực đại)
n: số máy biến áp trong trạm
Có đtpt
2
,max
0 max2
1 pt
N
B
S
A n PT P
n S
 
 20 2
1 1
N i i
B
A n PT P S T
n S
 
 2
max 2
,max
i i
pt
P T
P
 

5.3.1. MBA 2 cuộn dây
295.3 Tổn thất điện năng
5.3.2. MBA 3 cuộn dây
Máy biến áp
ba cuộn dây
có tỷ lệ CS 
cao – trung –
hạ:
100/100/100
100/100/66.7100/66.7/66.7
305.3 Tổn thất điện năng
N CHP N THP N CTP 
Các thông số:
Tổn thất ngắn mạch 
cuộn cao – cuộn 
trung
Tổn thất ngắn mạch 
cuộn cao – cuộn hạ
Tổn thất ngắn mạch 
cuộn trung – cuộn hạ
N CT N CH N THP P P 
Lưu ý: Một số máy biến áp nhà sản xuất chỉ cho thông số ΔPN-CH
nên ta có thể xem như sau:
315.3 Tổn thất điện năng
100/100/66.7
2 2
2 2
2 2
1
2 (0.67) (0.67)
1
2 (0.67) (0.67)
1
2 (0.67) (0.67)
N CH N TH
N C N CT
N TH N CH
N T N CT
N CH N TH
N H N CT
P P
P P
P P
P P
P P
P P
1
2
1
2
1
2
N C N CT N CH N TH
N T N CT N TH N CH
N H N CH N TH N CT
P P P P
P P P P
P P P P
100/100/100
325.3 Tổn thất điện năng
100/100/100
 2 2 20 ,max ,max ,max2
1
C N C C T N T T H N H H
B
A n PT P S P S P S
nS
   
2
,max2 2
0 ,max ,max 22
1
0.67
H
C N C C T N T T H N H
B
S
A n PT P S P S P
nS
   
Ko có đtpt
100/100/66.7
335.3 Tổn thất điện năng
 2 2 20 , , , , , ,2
1
N C C i C i N T T i T i N H H i H i
B
A n PT P S T P S T P S T
nS
   
2
, ,2 2
0 , , , , 22
1
0.67
H i H i
N C C i C i N T T i T i N H
B
S T
A n PT P S T P S T P
nS

 
Có đtpt
100/100/100
100/100/66.7
345.3 Tổn thất điện năng
5.3.3. MBA tự ngẫu
Do cuộn hạ và cuộn chung của máy biến áp tự ngẫu chỉ có công
suất bằng α lần công suất định mức nên ta có tỷ lệ CS các cuộn: 
100/100/ α
2 2
2 2
2 2
1
2
1
2
1
2
N CH N TH
N C N CT
N TH N CH
N T N CT
N CH N TH
N H N CT
P P
P P
P P
P P
P P
P P
* Tính toán tương tự như MBA 3 cuộn dây
355.3 Tổn thất điện năng
Ko có đtpt
Có đtpt
 2 2 20 ,max ,max ,max2
1
C N C C T N T T H N H H
B
A n PT P S P S P S
nS
   
 2 2 20 , , , , , ,2
1
N C C i C i N T T i T i N H H i H i
B
A n PT P S T P S T P S T
nS
   
365.3 Tổn thất điện năng
Có thể tính theo các cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ
 2 2 20 , , , , , ,2
1
.n n i n i ch ch i ch i N H h i h i
B
A n PT P S T P S T P S T
nS
   
2
2
3
3
1
2
2
1
2
1
2 1
2
n N CT N CH N TH
ch N CT N TH N CH
N C N CH N TH N CT
P P P P
P P P P
P P P P
375.3 Tổn thất điện năng
Ví dụ 5.1:
0 5 8 11 13 18 21 24
15
20
63
30
46
20
15
MVA
Giờ
Trạm 110/22 kV có 2 MBA vận hành song song cho phụ
tải có đồ thị bên dưới. Hãy chọn công suất MBA (tra
sách)? Sau đó tính tổn thất trong một năm của trạm ?