Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) nhằm trang bị cho học viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về kỹ thuật cung cấp điện. Giáo trình kết cấu gồm 5 chương và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: những vấn đề chung của hệ thống cung cấp điện; tính toán phụ tải điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

1

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT-XÔ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA

GIÁO TRÌNH

MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ… ngày… tháng….năm 20…

của………

Ninh Bình, năm 2019

2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đuợc phép dùng nguyên bản hoặc trích đúng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước hiện nay Khi xây dựng bất kỳ một đô thị, một nhà máy hay cơ

sở sản xuất nào, trước tiên ta cần phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để phục

vụ cho sản xuất và sinh hoạt Mặt khác, nhu cầu về sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng tăng cho nên việc trang bị những kiến thức về hệ thống điện và mạng điện là rất cần thiết

Hệ thống cung cấp điện theo nghĩa rộng là một hệ thống bao gồm các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng Trong khuôn khổ của tài liệu, chúng tôi chỉ trình bày theo nghĩa hẹp hơn, đó là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng ở một phạm vi nhất định

Giáo trình gồm 5 chương:

Chương 1: Những vấn đề chung về hệ thống cung cấp điện

Chương 2: Tính toán phụ tải điện

Chương 3: Tính toán tổn thất trên lưới điện

Chương 4: Tính toán ngắn mạch

Chương 5: Chọn và kiểm tra thiết bị điện

Tài liệu được biên soạn theo chương trình khung của Bộ Giáo dục và Đào tạo và Tổng cục dạy nghề để giảng dạy và tra cưú thông qua các số liệu tham khảo ở nhiều tài liệu Chúng tôi đã đưa vào nhiều ví dụ tính toán kinh điển, giúp cho học sinh có cơ sở tập tính toán phụ tải và mạng điện trong những điều kiện

cụ thể để có thể tiếp xúc với các bài toán thực tế sau này

Mặc dù đã hết sức cố gắng, tuy nhiên sai sót là khó tránh Rất cần sự tham gia góp ý của bạn đọc và đồng nghiệp để tài liệu có chất lượng tốt hơn trong những lần chỉnh lý sau

Ninh Bình, ngày tháng 08 năm 2019 Tham gia biên soạn

1 Nguyễn Thị Dịu: Chủ biên

2 Đặng Thị Thu Thủy

3

LỜI GIỚI THIỆU 2

- Ýnghĩa và vai trò của môn học: 9

Mục tiêu của môn học: 9

Nội dung của môn học: 9

Tên chương mục 9

Cộng: 11

CHƯƠNG 1 12

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THÔNG CUNG CẤP ĐIỆN 12

1 Khái quát chung về hệ thống cung cấp điện 12

1.1 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng 12

1.2 Sơ đồ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng 12

1.2.1 Khái niệm: 13

1.2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện như sau: 13

1.3 Sơ đồ nguyên lý một số loại nhà máy điện 14

1.3.1 Nhà máy nhiệt điện 14

1.3.2 Nhà máy thuỷ điện 15

1.3.3 Nhà máy điện nguyên tử 15

1.4 Các ký hiệu quy ước trên sơ đồ cung cấp điện 16

2 Những chỉ tiêu để đánh giá phương án CCĐ tối ưu 20

2.1 Độ tin cậy cung cấp điện 20

2.1.1 Hộ tiêu thụ điện loại 1: 20

2.1.2 Hộ tiêu thụ điện loại 2: 21

2.1.3 Hộ tiêu thụ điện loại 3: 21

2.2 Chất lượng điện năng 21

2.2.1 Điện áp 21

2.2.2 Tần số 22

2.3 Tính kinh tế 22

2.3.1 Vốn đầu tư: 22

2.3.2 Chi phí vận hành: 22

2.4 Tính an toàn 22

3 Lưới điện 23

3.1 Khái niệm chung 23

3.1.1 Sơ lược về sự phát triển của mạng lưới điện 23

3.1 2 Vai trò và yêu cầu đối với mạng điện 23

3.2 Phân loại lưới điện 24

3.2.1 Phân loại 24

3.2.2 Các cấp điện áp của mạng điện 25

4

3.3 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 26

3.4 Đặc điểm cơ bản của một số lưới điện 28

3.4.1 Lưới điện đô thị: 28

3.4.2 Lưới điện nông thôn 30

3.4.3 Lưới điện xí nghiệp công nghiệp 31

4 Các loại dây dẫn và cáp điện 34

4.1 Các loại dây dẫn: 34

4.1.1 Dây bọc: 34

4.1.2 Dây trần: 34

4.2 Dây cáp 35

4.2.1 Định nghĩa 35

4.2.2 Ký hiệu của cáp trên sơ đồ và các bản vẽ cung cấp điện 36

5 Cấu trúc của đường dây tải điện trên không 37

5.1 Khái niệm chung 37

5.1.2 Phân loại: Theo điện áp định mức và phạm vi sử dụng, người ta phân đường dây trên không ra làm 3 cấp: 37

5.2 Cột điện 37

5.2.1 Công dụng: .37

5.2.2 Phân loại: 37

5.3 Xà đường dây không (xà ngang) 38

5.4 Sứ cách điện 38

5.5 Móng cột 39

5.6 Dây néo 39

6 Trạm điện 39

6.1 Phân loại 39

6.2 Kết cấu của trạm điện 39

6.2.1 Trạm biến áp phân phối (TBAPP) 39

6.3 Vận hành trạm biến áp 43

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 44

1 Đồ thị phụ tải điện 44

1.1 Khái niệm và phân loại: 44

1.1.1 Khái niệm: 44

1.1.2 Phân loại: 44

1.2 Một số dạng đồ thị phụ tải: 45

1.2.1 Đồ thị phụ tải hằng ngày 45

1.2.2 Đồ thị phụ tải hàng tháng 46

1.2.3 Đồ thị phụ tải hàng năm 46

5

2 Các đại lượng và hệ số tính toán 49

2.1 Công suất định mức (Pđm ) 49

2.2 Phụ tải trung bình (Ptb) 50

2.3 Phụ tải cực đại 51

2.4 Phụ tải tính toán (Ptt) 52

2.5 Hệ số sử dụng (ksd) 52

2.6 Hệ số phụ tải (kpt) 54

2.7 Hệ số cực đại (kmax) 55

2.8 Hệ số nhu cầu (knc) 56

2.9 Hệ số đóng điện (kđ) 57

2.10 Hệ số đóng điện đồng thời (kđt) 58

2.11 Số thiết bị điện hiệu quả (nhq) 59

3 Các phương pháp xác định phụ tải điện (Phụ tải tính toán) 65

3.1 Mục đích 65

3.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 66

3.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 66

3.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích 67

3.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm 68

3.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (kmax) và công suất trung bình (Ptb) 70

3.2.5 Xác định phụ tải tính toán khi trong mạng có cả thiết bị 3 pha và 1 pha 73

4.1 Mục đích của việc xác định dòng đỉnh nhọn: 78

4.1.1 Khái niệm: 78

4.1.2 Mục đích tính dòng điện đỉnh nhọn: 78

4.2 Cách xác định dòng đỉnh nhọn: 78

4.2.1 Đối với đường dây chỉ có 1 động cơ điện 78

5 Xác định trung tâm phụ tải điện 82

5.1 Mục đích của việc xác định tâm phụ tải: 82

5.2 Cách xác định tâm phụ tải điện: 82

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TỔN HAO TRONG MẠNG ĐIỆN 84

1 Thông số của các phần tử trong mạch điện 84

1.1 Điện trở và điện kháng của đường dây 84

1.1.1 Điện trở của dây dẫn 84

1.1.2 Điện kháng của dây dẫn 85

1.2 Điện trở và điện kháng của MBA 86

1.2.1 Điện trở của MBA 86

1.2.2 Điện kháng của MBA 86

1.2.3 Thông số của các phần tử khác 86

6

2 Tổn thất điện áp trên đường dây 87

2.1 Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có 1 phụ tải 87

2.2 Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có n phụ tải trên đường thẳng 89

2.3 Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có n phụ tải phân nhánh 95

3.1 Trường hợp đường dây cung cấp điện cho 1 phụ tải 97

3.2 Trường hợp đường dây cung cấp điện cho nhiều phụ tải 98

4 Tổn thất điện áp và tổn thất công suất bên trong máy biến áp 100

4.1 Tổn thất điện áp trong MBA 100

4.2 Tổn thất công suất trong MBA 102

5 Tổn thất điện năng trong mạch điện 104

5.1.1 Điện năng: 104

5.1.2 Tổn thất điện năng: 104

5.2 Tính tổn thất điện năng trên đường dây 104

5.2.1 Đường dây có một phụ tải 104

5.2.2 Đường dây có nhiều phụ tải 105

5.3 Tổn thất điện năng trong trạm biến áp 106

5.3.1 Trạm biến áp đặt 1 MBA 106

5.3.2 Trạm có n MBA vận hành song song: 107

6 Tiết kiệm điện năng 110

6.1 Tăng điện áp truyền tải trên đường dây 110

6.2 Cắt giảm đỉnh 110

6.3 Bù công suất phản kháng 110

6.4 Giảm trị số điện trở 111

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 112

1 Khái niệm chung về hiện tượng ngắn mạch 112

1.1 Khái niệm: 112

1.3 Phân loại ngắn mạch 113

1.4 Nguyên nhân gây ra ngắn mạch 114

1.5 Hậu quả của sự ngắn mạch 114

1.6 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch 115

1.7 Các giả thiết chung khi tính ngắn mạch 115

2 Biểu thức tính dòng ngắn mạch 115

2.1 Xác định công thức tính dòng điện ngắn mạch 115

2.2 Đồ thị hình sin của dòng ngắn mạch 117

3 Tính toán dòng điện ngắn mạch 3 pha ở mạng hạ áp 118

3.1 Các giả thiết 118

3.1.1 Khái niệm 118

3.1.2 Mục đích tính ngắn mạch 3 pha hạ áp 118

3.1.3 Các giả thiết dùng để tính ngắn mạch 3 pha hạ áp 118

3.2 Tổng trở của các thành phần trong mạng điện 119

3.2.1 Tổng trở của hệ thống: 119

7

3.2.2 Tổng trở của MBA 119

3.2.3 Tổng trở đường dây trên không, cáp 120

3.2.4 Tổng trở các phần tử khác 120

3.3 Tính thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ 121

3.4 Dòng điện xung kích 122

4 Tính toán dòng ngắn mạch 1 pha 128

4.1 Mục đích của việc tính dòng điện ngắn mạch 128

4.2 Một số chú ý khi tính ngắn mạch 1 pha 128

4.2.1 Một số chú ý 128

4.2.2 Biểu thức tính dòng ngắn mạch 1 pha hạ áp 129

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 132

1 Điều kiện chung để chọn và kiểm tra các thiết bị điện 132

1.1 Các điều kiện chọn 132

1.1 1.Khái niệm 132

1.1.2 Các điều kiện chọn 132

1.2 Các điều kiện để kiểm tra thiết bị điện 134

1.2.1 Khái niệm 134

2 Lựa chọn máy biến áp 134

2.1 Nguyên tắc chọn MBA 134

2.1.1 Khái niệm 134

2.1.2 Nguyên tắc chọn: 135

2.1.3 Hiệu chỉnh công suất MBA 137

2.2 Vị trí đặt trạm biến áp 139

3 Chọn và kiểm tra cầu dao (dao cách ly) 139

3.1 Chọn và kiểm tra cầu dao (dao cách ly) phía cao áp 139

3.1.1 Khái quát 139

3.1.2 Chọn và kiểm tra DCL 140

3.2 Chọn và kiểm tra cầu dao phía hạ áp 140

4 Chọn và kiểm tra cầu chì 141

4.1 Công dụng 141

4.2 Các diều kiện chọn và kiểm tra cầu chì 141

4.2.1 Chọn và kiểm tra cầu chì cao áp 141

4.2.2 Cầu chì hạ áp 144

5 Chọn và kiểm tra aptomat 152

5.1 Công dụng 152

5.2 Các điều kiện chọn áp tô mát 152

6 Chọn dây dẫn, cáp và thanh góp 155

6.1 Nhiệm vụ: 155

6.2 Các điều kiện chọn 155

6.2.1 Chọn và kiểm tra thanh góp 155

6.2.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn và cáp 158

8

6.3 Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo độ sụt áp khi khởi động động cơ điện167

7 Chọn và kiểm tra máy biến áp đo lường 170

7.1 Máy biến dòng điện 170

7.1.1 Khái niệm 170

7.1.2 Chọn và kiểm tra MBD 171

7.2 Máy biến điện áp (máy biến áp đo lường, BU) 173

7.2.1 Khái niệm 173

7.2.2 Chọn và kiểm tra MBA đo lường 173

8 Nâng cao hệ số công suất cos 173

8.1 Khái niệm 174

8.2.1 Hệ số công suất tức thời: 174

8.2.2 Hệ số công suất trung bình: 175

8.2.3 Hệ số công suất cos trung bình tổng hợp (cos tự nhiên): 175

8.3 Ý nghĩa của của việc nâng cao hệ số công suất 175

8.3.1 Làm tăng tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong lưới điện176 8.3.2 Làm tăng tổn thất điện áp trong mạng điện 176

8.3.3 Làm giảm khả năng truyền tải của đường dây và MBA 176

8.3.4 Khi công suất phản kháng Q truyền tải trên đường dây tăng lên dẫn 176

8.4 Các phương pháp nâng cao hệ số công suất 176

8.4.1 Nâng cao cos bằng phương pháp tự nhiên 176

8.4.2 Nâng cao cos bằng phương pháp nhân tạo 180

9 Quá điện áp 189

9.1 Khái quát chung 189

9.2 Phân loại quá điện áp 189

c Hậu quả của quá điện áp 190

9.3 Bảo vệ quá điện áp thiên nhiên 190

TÀI LIỆU THAM KHẢO 198

9

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN

Mã môn học: MH22

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

- Vị trí: Môn học cung cấp điện phải học sau khi đã hoàn thành các môn học,

mô đun: An toàn lao động, Mạch điện, Đo lường điện, Vẽ điện, Khí cụ điện, Vật liệu điện, Thiết bị điện gia dụng

- Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề

- Ýnghĩa và vai trò của môn học:

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp điện giữ vai trò hết sức quan trọng, bởi điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân

Khi xây dựng nhà máy, khu công nghiệp, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho các máy móc và phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người

Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về kỹ thuật Cung cấp điện

Mục tiêu của môn học:

1 Về kiến thức: Chọn phương được án, lắp đặt được đường dây cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu cung cấp điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam

Kiểm tra

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Thông số của các phần tử trong

2 Tổn thất điện áp trên đường dây 4 4

3 Tổn thất công suất trên đường

4 Tổn thất điện áp và tổn thất công

5 Tổn thất điện năng trong mạng 4 4

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Các điều kiện chung để chọn và

3 Chọn và kiểm tra cầu dao 1 1

4 Chọn và kiểm tra cầu chì 3 3

5 Chọn và kiểm tra áp tô mát 2 2

12

CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THÔNG CUNG CẤP ĐIỆN

Mã chương: MH22.01 Giới thiệu:

Trong những năm trở lại đây, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh

mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao kéo theo nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt phát triển không ngừng Đối với những người công tác trong ngành điện cần phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, các đối tượng cấp điện để có thể tham gia tốt vận hành, thiết kế, lắp đặt các công trình điện

Mục tiêu:

Trang bị cho học sinh các kiến thức cơ bản về hệ thống cung cấp điện, các chỉ tiêu để đánh giá phương án cung cấp điện tối ưu, kết cấu của đường dây trên không, kết cấu của trạm biện áp, cách vận hành trạm biến áp

Nội dung chính:

1 Khái quát chung về hệ thống cung cấp điện

1.1 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng

Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, cơ năng, quang năng v.v , dễ truyền tải, hiệu suất cao

+ Điện năng khác với hầu hết các sản phẩm khác là không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt với công suất rất nhỏ như pin, ác quy, vì vậy tại mọi thời điểm cần phải đảm bảo cân bằng giữa lượng điện sản xuất và tiêu thụ,

có kể đến tổn thất do truyền tải Đặc điểm này cần được quán triệt trong nhiệm

vụ quy hoạch, thiết kế hệ thống, trong vận hành và điều độ hệ thống cung cấp điện (CCĐ)

+ Các quá trình điện xảy ra rất nhanh, chẳng hạn sóng điện từ lan truyền trong vật dẫn với tốc độ ánh sáng: 300.000km/s; Sóng sét, quá trình ngắn mạch, đóng cắt thiết bị điện, tác động của thiết bị bảo vệ v.v đều xảy ra trong khoảng phần mười giây Vì vậy đòi hỏi phải sử dụng rộng rãi các thiết bị tự động trong vận hành, điều chỉnh và bảo vệ, nhằm làm cho hệ thống CCĐ làm việc tin cậy

và kinh tế

+ Công nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân như luyện kim, hoá chất, cơ khí, khai thác mỏ, công nghiệp nhẹ, dân dụng v.v , là một trong những động lực tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển mạnh mẽ trong cấu trúc nền kinh tế Từ đặc điểm này sẽ đưa ra được những quyết định hợp lý trong mức độ điện khí hoá đối với các ngành kinh tế, đáp ứng sự phát triển cân đối giữa các ngành kinh tế

1.2 Sơ đồ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng

13

1.2.1 Khái niệm:

- Hệ thống CCĐ điện là tập hợp các nhà máy điện, mạng điện và các phụ tải Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng được cấu thành từ nhiều phần tử

- Mạng điện là tập hợp các đường dây trên không, đường cáp điện, các TBA và các trạm phân phối để truyền tải, phân phối điện năng sản xuất từ các nguồn phát đến các hộ tiêu thụ điện

Thông số của các phần tử gọi là các thông số của hệ thống, như: tổng trở, tổng dẫn, hệ số biến áp v.v Tập hợp các quá trình tồn tại trong hệ thống xác định chế độ làm việc của hệ thống và được đặc trưng bởi các thông số như dòng điện, điện áp, công suất, hệ số cos

1.2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện như sau:

Hình 22.1.1: Sơ đồ Hệ thống điện

Điện năng từ nhà máy điện 1 (NMĐ1) được tăng điện áp lên 110500kV

để truyền tải đi xa nhờ trạm biến áp (TBA) tăng áp 10/110500kV đồng thời hoà với nhà máy điện 2 (NMĐ2) Ngoài ra còn có đường dây 110kV CCĐ cho các xí nghiệp, các khu vực và qua các TBA hạ áp 110/10kV, đường dây trên không hoặc đường cáp dẫn đến các TBA hạ áp 10/0,4kV cung cấp cho các phân xưởng, các hộ dùng điện và các phụ tải điện

10kV

10kV

0,4kV

14

1.3 Sơ đồ nguyên lý một số loại nhà máy điện

Có nhiều phương pháp biến đổi các dạng năng lượng như nhiệt năng, thuỷ năng, cơ năng, năng lượng hạt nhân v.v thành điện năng, do đó có nhiều kiểu nguồn điện tương ứng Một số nét về nguyên lý làm việc và những ưu, nhược điểm của các loại nguồn điện chủ yếu

Đây là một kiểu nguồn điện kinh điển nhưng hiện nay vẫn đang chiếm một

tỷ lệ quan trọng trong tổng công suất chung

1.3.1 Nhà máy nhiệt điện

a Sơ đồ nguyên lý

Chú thích:

(1): Lò đốt (4): Máy phát điện (2): Nồi hóa hơi (5): Giàn ngưng

b Nguyên lý:

Ở nhà máy nhiệt điện, than đá được đốt cháy trong buồng đốt để đun sôi nước trong bao hơi Hơi nước từ bao hơi có nhiệt độ và áp suất cao (t05000C, 40at) được dẫn đến làm quay các cánh tuốc bin với tốc độ rất lớn (n3000 vòng/phút) Trục của tuốc bin nối với trục của máy phát điện phát ra điện để đưa

đi sử dụng

Như vậy ở nhà máy nhiệt điện, năng lượng được biến đổi theo nguyên lý:

Nhiệt năng (của than)  Cơ năng  Điện năng Các nhà máy nhiệt điện lớn thường được xây dựng gần các khu mỏ có trữ lượng lớn về than và truyền tải điện năng tới các trung tâm phụ tải qua lưới cao

áp Chi phí đầu tư xây dựng nhà máy ở mức trung bình

15

Nhược điểm: Tiêu thụ khối lượng nhiên liệu lớn, hiệu suất thấp, tính linh hoạt trong vận hành kém và khói thải làm ô nhiễm môi trường, vì vậy cần thi hành các biện pháp lọc khói, bụi giảm thiểu mức độ ô nhiễm

1.3.2 Nhà máy thuỷ điện

Quá trình biến đổi năng lượng là:

Thuỷ năng  Cơ năng  Điện năng Công suất của nhà máy thuỷ điện:

P = k.H.Q.

Trong đó:

k - Hệ số

H (m) - Chiều cao hiệu dụng của cột nước, tức là mức nước chênh

lệch giữa thượng lưu và hạ lưu

Q (m3/s) - Lưu lượng nước

 - Hiệu suất

Từ biểu thức ta thấy có thể xây dựng đập chắn ở những đoạn tương đối bằng phẳng của dòng sông để tạo lưu lượng Q lớn hoặc xây dựng ở những đoạn

có độ chênh lớn giữa hai mức nước để có H lớn

Nhà máy thuỷ điện đòi hỏi vốn đầu tư xây dựng ban đầu lớn hơn lớn hơn

so với nhà máy nhiệt điện Tuy nhiên giá thành điện năng rẻ hơn, dễ thực hiện

tự động hoá, hiệu suất cao

1.3.3 Nhà máy điện nguyên tử

Sự biến đổi năng lượng ở nhà máy điện nguyên tử cũng tương tự ở nhà máy nhiệt điện

Hình 22.1.3

16

(1): Lò phản ứng hạt nhân

(2): Buồng trao đổi nhiệt (5): Giàn ngưng

(4): Máy phát điện (7): Bơm khí

Nhiệt năng (Phân huỷ hạt nhân)  Cơ năng  Điện năng

Năng lượng thu được trong quá trình phân huỷ hạt nhân nguyên tử các chất Urani, Plutoni, Thory v.v trong lò phản ứng dùng để đun nóng nước, nước bốc hơi và dẫn vào làm quay tuốc bin, quay máy phát điện

Nhiên liệu hạt nhân có khả năng tạo ra nhiệt năng rất cao nên nhà máy điện nguyên tử có ý nghĩa rất lớn đối với những vùng khan hiếm nhiên liệu than

Nhà máy điện nguyên tử cần vốn đầu tư xây dựng lớn nhưng có thể xây dựng gần trung tâm phụ tải, độ tin cậy CCĐ cao

1.4 Các ký hiệu quy ước trên sơ đồ cung cấp điện

1,5mm2

19

1pha, 3pha

21 Công tắc tơ, khởi động từ

Rơ le thời gian

23 Đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang

2 Những chỉ tiêu để đánh giá phương án CCĐ tối ưu

Để đánh giá chất lượng điện cung cấp cho các hộ tiêu thụ, người ta căn cứ các chỉ tiêu cơ bản sau

2.1 Độ tin cậy cung cấp điện

Chỉ tiêu này thể hiện bằng cách chia các hộ tiêu thụ ra làm 3 loại:

2.1.1 Hộ tiêu thụ điện loại 1:

Gồm các thiết bị mà nếu ngừng CCĐ sẽ nguy hiểm đến tính mạng con người, làm hư hỏng năng thiết bị, gây rối loạn quá trình sản xuất, thiệt hại nghiêm trọng cho nền kinh tế quốc dân, ảnh hưởng lớn đến an ninh, chính trị Chẳng hạn: Phòng mổ ở bệnh viện, lò cao, sân bay, bến cảng, nhà Quốc hội v.v

Hộ loại 1 yêu cầu tính liên tục CCĐ cao, không được phép ngừng CCĐ

Vì vậy yêu cầu đối với hộ loại 1 là phải có nguồn dự phòng từ nhiều nguồn điện khác (Thường được cung cấp từ ít nhất là 2 nguồn điện độc lập) Đồng thời khi

21

thực hiện đóng nguồn dự phòng phải được thực hiện bằng tự động hóa Ngoài ra còn có các tổ máy phát dự phòng nóng

2.1.2 Hộ tiêu thụ điện loại 2:

Gồm các thiết bị mà nếu ngừng CCĐ cũng gây thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất như hỏng hàng loạt sản phẩm, ngừng trệ sản xuất,

hư hỏng thiết bị như: Các nhà máy chế biến lương thực, thực phẩm, các xí nghiệp cơ khí vừa và nhỏ, các nhà máy dệt may công nghiệp nhưng nói chung chưa nghiêm trọng bằng hộ loại 1 Với các hộ này có thể cho phép ngừng CCĐ trong thời gian ngắn để thay thế, sửa chữa thiết bị Hộ loại này cũng thường được đặt các nguồn dự phòng

2.1.3 Hộ tiêu thụ điện loại 3:

Gồm các thiết bị còn lại, không thuộc 2 loại trên Yêu cầu liên tục CCĐ của hộ loại 3 thấp hơn cả, chúng thường được cung cấp bằng 1 nguồn điện vì việc mất điện không ảnh hưởng lắm đến tính mạng của con người, không gây ra các hậu quả nặng nề về kinh tế và chính trị VD: Các hộ dùng điện của các khu dân cư vùng nông thôn, thị trấn, thị xã các trường học cơ quan hành chính Các hộ tiêu thụ điện loại này cho phép ngừng ccđ trong thời gian thay thế hoặc sửa chữa các thiết bị điện bị sự cố

Lưu ý: Việc phân chia ra các loại hộ tiêu thụ chỉ có tính chất tương đối vì

cùng một thiết bị điện nhưng ở xí nghiệp này nó có vai trò rất quan trọng, được xếp vào hộ loại 1; nhưng ở xí nghiệp khác, vai trò của nó ít quan trọng hơn, nó xếp vào hộ loại 2

2.2 Chất lượng điện năng

2.2.1 Điện áp

Chỉ tiêu này được đánh giá bằng độ lệch điện áp đlU Đó là giá trị điện áp thực tế đo được tại hộ tiêu thụ so với điện áp định mức của mạng điện:

đlU=Uth.tế-Uđm

Độ lệch điện áp cho phép quy định như sau:

- Đối với mạng động lực: [đlU%] =  5%Uđm

- Đối với mạng chiếu sáng: [đlU%] =  2,5%Uđm

Trường hợp khởi động động cơ hoặc mạng đang ở trong tình trạng sự cố thì có thể cho phép [đlU%] = (-10  -20)%Uđm

Ví dụ: Uđm=380 V; Uth.tế=361V;

Ta có đlU=361-380 = -19 (V); dlU%= 100= -5%

38019



Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉ tiêu: 2.3.1 Vốn đầu tư:

Bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận chuyển, tiền thí nghiệm thử nghiệm, tiền mua đất đai, tiền đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, tiền lắp đặt, nghiệm thu

2.3.2 Chi phí vận hành:

Bao gồm tiền trả lương cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành, tiền bảo dưỡng định kỳ, tiền sửa chữa, trung đại tu, tiền thử nghiệm, tiền tổn thất điện năng

Thường hai chỉ tiêu này luôn mâu thuẫn nhau Phương án cấp điện tối ưu là phương án tổng hoà hai đại lượng trên, đó là phương án có chi phí tính toán hàng năm là nhỏ nhất:

Z = (avh + atc).K + c.A  min Trong đó:

avh - Hệ số vận hành Với đường dây trên không (ĐDK) lấy avh = 0,04; với đường cáp và trạm biến áp (TBA) lấy avh = 0,1

atc - Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn

atc = , với lưới cung cấp điện (CCĐ) Ttc = 5 năm nên atc = 0,2

K - Vốn đầu tư

A (kWh) - Tổn thất điện năng 1 năm

c (đ/kWh) - Giá tiền điện năng

2.4 Tính an toàn

An toàn cho người vận hành, cho thiết bị, cho người dân và các công trình dân dụng là vấn đề quan trọng khi thiết kế, lắp đặt, vận hành công trình điện Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh, tôn trọng và tuân thủ triệt để các quy định an toàn

tc

T

1

23

3 Lưới điện

3.1 Khái niệm chung

3.1.1 Sơ lược về sự phát triển của mạng lưới điện

Đầu thế kỷ XX, nước ta đã có một số nhà máy điện như Yên Phụ (Hà Nội), Thượng Lý (Hải Phòng), Thủ Đức (Sài Gòn cũ) với cấp điện áp truyền tải lớn nhất là 35kV Từ năm 1965, miền Bắc nước ta đã xây dựng đường dây 110kV

và sau năm 1975, ta đã mở rộng hàng loạt các nhà máy điện như Thác Bà, Uông

Bí, Phả Lại, Ninh Bình, Phú Mỹ, Hoà Bình, Trị An v.v Từ năm 1978, nước ta xây dựng đường dây tải điện 220kV từ Uông Bí về Hà Nội và các tỉnh miền Trung Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, năm 1992-1993, ta đã xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV dài 1487 km và đã đưa vào vận hành năm 1994

Cùng với việc tăng công suất, chiều dài đường dây cao áp thì mạng điện hạ

áp cũng phát triển rộng khắp Hiện này hầu như 100% các địa phương đã có điện lưới quốc gia với trên 70% số xã có điện (trừ một số nơi như hải đảo, vùng sâu) Chúng ta đang phân đấu để đạt sản lượng điện bình quân đầu người trên

400 kWh (hiện nay điện năng tiêu thụ tính theo đầu người đạt trên 300 kWh) 3.1 2 Vai trò và yêu cầu đối với mạng điện

a Nhiệm vụ và vai trò của mạng điện

+Nhiệm vụ: Mạng điện cú nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến

tận các hộ tiêu thụ điện và các thiết bị sử dụng điện

Điện năng sau khi được sản xuất tại các nhà máy điện sẽ được truyền tải, phân phối đến các hộ tiêu thụ nhờ mạng lưới điện Mạng điện bao gồm các trạm biến áp, trạm phân phối và đường dây truyền tải điện

Năng lượng điện được nhà máy điện phát ra thường ở điện áp 6 hay 10,5

kV được nõng cao nhờ các TBA tăng áp Các máy tăng áp cú thể cú 2 hoặc 3 cuộn dây để tăng điện áp lờn 35, 66, 110, 220 kV hoặc cao hơn nữa Đường dây cao áp sẽ truyền tải điện năng đi xa, đến các TBA trung gian điện áp cao được

hạ xưống 15, 10 hay 6 kV và được đưa đến các trạm phân phối trung tõm, cung cấp cho các TBA hạ áp nơi tiêu thụ Điện áp hạ áp ở nơi tiêu thụ thường là 0,4/0,23 kV

+Vai trò: Tình trạng hoạt động của mạng điện sẽ quyết định đến hiệu quả

sử dụng điện năng

b Những yêu cầu chung của mạng điện

Để đảm bảo chất lượng điện năng thỡ yêu cầu đặt ra đối với một mạng điện là:

+ Các chỉ tiêu về kỹ thuật:

- Đảm bảo độ bền cơ học của đường dây để mạng điện làm việc an toàn và vững chắc

24

- CCĐ thường xuyên và liờn tục, nhất là các hộ loại 1 và 2

- Dễ phát hiện, cụ lập nhanh chúng và xử lý sự cố nhờ các thiết bị bảo vệ

- Tiết kiệm được kim loại màu

- Chi phí vận hành hàng năm hợp lý Chi phí này bao gồm: tiền khấu hao thiết bị, tiền sửa chữa nhỏ và tiền chi cho tổn thất điện năng trờn các phần tử của mạng điện

Để thoả món các yêu cầu trờn, khi tính toán, thiết kế và thi cụng mạng điện cần lưu ý tính toán mạng điện theo các chỉ tiêu kinh tế, chọn vật liệu, dây dẫn phự hợp, sơ đồ đi dây hợp lý, tính toán tổn thất trong giới hạn cho phép và đảm bảo độ bền cho phần cơ khớ đường dây

3.2 Phân loại lưới điện

- Theo số dây dẫn của mạng 2 dây, 3 dây, 4 dây và 5 dây

- Theo hình dạng của mạng điện hở và mạng điện kín

- Theo cấu trúc của mạng điện bên trong và mạng điện bên ngoài

25

3.2.2 Các cấp điện áp của mạng điện

Mỗi mạng điện được đặc trưng bởi một điện áp đó được tiêu chuẩn hóa mà

ở đó thiết bị điện làm việc bình thường và kinh tế nhất, gọi là điện áp định mức

Uđm Trong các thiết bị 3 pha, Uđm là điện áp dây Điện áp định mức của mạng điện và của thiết bị điện phải bằng nhau Thực tế, phụ tải luôn thay đổi và do có

sự hao tổn điện áp trong mạng điện nên điện áp của mạng có thể khỏc Uđm và người ta phải điều chỉnh điện áp của máy phát điện và các nấc điều chỉnh ở MBA để sao cho độ lệch điện áp ở hộ tiêu thụ khụng vượt qua giới hạn cho phép

Các cấp điện áp hiện nay là:

b Cấp điện áp 35kV:

Dựng ở lưới điện địa phương đưa điện đến các TBA trung gian 35/10kV hoặc dựng khi có các thiết bị công suất lớn làm việc với điện áp 35kV như chỉnh lưu thuỷ ngân cỡ lớn v.v

c Cấp điện áp 10kV:

Đây là cấp điện áp phân phối được dựng phổ biến trong mạng điện ở phạm

vi cấp huyện Mạng 10kV lấy điện từ các TBA trung gian 35/10kV nh thành lưới điện 10kV dẫn đến các TBA tiêu thụ 10/0,4kV ở các đơn vị cấp xã, phường trường hay các cơ quan, xí nghiệp

d Cấp điện áp 6kV:

Cấp điện áp này hiện này chỉ áp dụng trong phạm vi nội bộ các hộ tiêu thụ, các nhà máy, xí nghiệp có thiết bị 6kV như nhà máy xi măng, xí nghiệp luyện cán thép vv

e Cấp điện áp 0,38/0,22kV:

Đây là cấp điện áp được dựng chủ yếu ở mạng điện áp thấp Mạng này thường dựng mạng 4 dây trong đó 3 dây pha và 1 dây trung tính nên nó được dựng chung cho cả mạng động lực và mạng chiếu sáng

f Cấp điện áp 0,22/0,127kV:

Mạng này hiện nay chỉ được sử dụng trong một số nhà máy, xí nghiệp có các thiết bị 3 pha sử dụng điện áp 0,22/0,127kV hoặc ở trong các phòng thí nghiệm, phòng thực tập của học sinh để đảm bảo an toàn

26

3.3 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

Sơ đồ nguyên lý của mạng CCĐ được thể hiện bằng sơ đồ 1 sợi (do 3 pha giống hệt nhau) Để vẽ sơ đồ nối dây của mạng điện ta có các ký hiệu quy ước

cơ bản như sau:

a Sơ đồ nối dây của mạng điện áp cao

Nguyên tắc chọn sơ đồ nối dây cho một mạng điện: Ta phải căn cứ vào

các yêu cầu cơ bản của mạng điện, tính chất của hộ tiêu thụ, trình độ vận hành của công nhân và vốn đầu tư

Các loại sơ đồ nối dây: có 2 dạng cơ bản là sơ đồ hình tia và sơ đồ phân

Sơ đồ phân nhánh: Có ưu điểm và nhược điểm ngược lại so với sơ đồ

hình tia Nó thường được dùng khi CCĐ cho các hộ tiêu thụ điện loại 2 và 3 Trong thực tế người ta thường kết hợp hai loại sơ đồ này để có sơ đồ hỗn hợp Để nâng cao độ tin cậy CCĐ và tính linh hoạt của sơ đồ, người ta thường

Hình 22.1.5 Sơ đồ CCĐ cao áp a) Sơ đồ hình tia b) Sơ đồ phân nhánh

1 Thanh cái trạm phân phối

2 Đường dây cao áp

3 TBA

4 Đường dây trục chính

27

đặt các mạch dự phòng chung hoặc riêng hay đặt những mạch làm việc song song

b Sơ đồ nối dây của mạng điện hạ áp

Mạng điện hạ áp ở đây được hiểu là mạng động lực và mạng chiếu sáng với cấp điện áp thường là 380/220V

Mạng chiếu sáng trong các cơ sở sản xuất có thể chia làm 2 loại:

- Mạng chiếu sáng làm việc: Là mạng cung cấp ánh sáng để có thể làm

việc bình thường Nó bao gồm chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ và mạng này thường dùng chung với mạng động lực

Hệ thống chiếu sáng làm việc được chia thành:

+ Hệ thống chiếu sáng chung: Là hệ thống chiếu sáng đảm bảo cho toàn

bộ phân xưởng sản xuất có độ rọi như nhau ở mọi điểm Ánh sáng chung được dùng để phục vụ việc đi lại, vận chuyển Hệ thống này thường dùng cho các phân xưởng có các máy công tác được phân bố đều Điện áp cung cấp cho mạng chiếu sáng chung thường là 220V nên mạng này được dùng chung với mạng động lực có điện áp 380/220V mà không cần dùng MBA riêng

+ Hệ thống chiếu sáng cục bộ: Là hệ thống chiếu sáng riêng cho những nơi

cần độ rọi cao như chiếu sáng chi tiết gia công, chiếu sáng nơi lắp ráp, nơi kiểm tra chất lượng sản phẩm

- Mạng chiếu sáng sự cố: Là mạng phục vụ ánh sáng khi xảy ra sự cố, lúc

mạng chiếu sáng làm việc không hoạt động Hệ thống này phải đảm bảo đủ ánh sáng để công nhân thoát khỏi nơi nguy hiểm hoặc tiến hành xử lý sự cố Nguồn cung cấp cho chiếu sáng sự cố phải lấy từ nguồn dự phòng do một TBA khác cung cấp Trường hợp cần thiết phải đặt các tổ ác quy dự phòng hay các MFĐ

dự phòng

3.4 Đặc điểm cơ bản của một số lưới điện

3.4.1 Lưới điện đô thị:

Khái niệm: Đó là lưới điện ở các thành phố, thị trấn Điện áp sử dụng trong

lưới này thường là 22 kV và 10 kV, được cung cấp từ các TBA trung gian

Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu trúc mạch vòng kín, vận hành hở Để đảm bảo an toàn và mỹ quan, lưới đô thị nên dùng cáp ngầm và TBA nên dùng kiểu trạm xây (trạm kín)

Cấu trúc: Hình 1.6 giới thiệu một phương án CCĐ cho một thành phố nhỏ

từ 2 TBA trung gian T1 và T2 (110/22 kV), mỗi trạm có nhiệm vụ CCĐ cho một nửa thành phố bằng 4 mạch vòng cáp ngầm trung áp 22 kV

29

Hình 22.1.7 Một phương án cấp điện cho đô thị

Sơ đồ nguyên lý mạch vòng trung áp như trên hình 1.7 Mạch này lấy điện

từ hai phân đoạn thanh góp 22 kV của TBA trung gian và cấp điện cho các TBA phân phối đấu vào mạch vòng Bình thường, điểm giữa của mạch vòng (điểm K)

hở, mỗi nửa mạch vòng làm việc độc lập cấp điện cho các TBA phân phối Giả

sử có sự cố ở đoạn cáp giữa 2 TBA B3 và B4, thiết bị đóng cắt hai đầu đoạn cáp

mở ra loại phần cáp bị sự cố ra khỏi lưới điện để sửa chữa, thiết bị đóng cắt tại

K đóng lại chuyển nhiệm vụ cấp điện từ nửa mạch vòng I sang nửa mạch vòng

II, đảm bảo các TBA phân phối không bị mất điện

Hình 22.1.8 Sơ đồ nguyên lý mạch vòng trung áp

Lưới cung cấp điện cho thị trấn do yêu cầu không cao lắm về độ tin cậy và

mỹ quan nên chỉ cần dùng đường dây trung áp cấp điện cho các TBA phân phối

và đường dây hạ áp đều dùng đường dây trên không

Đối với lưới điện đô thị, cần hạn chế cáp ngầm và đường dây trên không vượt qua đường giao thông, vì vậy mỗi TBA phân phối chỉ nên cấp điện cho các

hộ tiêu thụ nằm ở cùng một phía của đường Tuỳ điều kiện cụ thể mà có thể đặt trạm ở góc phố hay ở giữa dãy phố

30

Hình 22.1.9 Phương án cấp điện cho đô thị

a TBA đặt ở góc phố b TBA đặt ở giữa phố

1 Trạm biến áp 2 Đường trục hạ áp 3 Hộ dùng điện

3.4.2 Lưới điện nông thôn

Khái niệm: Hiện nay lưới điện nông thôn ở nước ta thường là lưới trung áp

với cấp điện áp 10 kV và 35 kV Mỗi huyện thường được cấp điện từ 1 hoặc 2 TBA trung gian

Cấu trúc: Do điều kiện địa lý và phân bố dân cư, lưới điện cấp huyện có

cấu trúc chà chạnh giống như thân, cành, nhánh của cây (hình 1.10)

Hình 22.1.10 Lưới điện trung áp cấp huyện

1, 2, , 5 - Đường trục trung áp - Đến các TBA phân phối

Từ TBA trung gian có các đường trục trung áp, từ đường trục có các đường nhánh vươn về xã, cấp điện cho các TBA phân phối

31

Các tuyến dây đều là đường dây trên không, hở Các TBA phân phối thích hợp cho lưới điện nông thôn là kiểu cột hay kiểu bệt

Lưới hạ áp ở nông thôn cũng là đường dây trên không Hiện nay mỗi thôn

có một TBA phân phối đặt ở giữa thôn Từ đây đi ra hai đường trục để cấp điện cho các đường rẽ vào các xóm Phương án cấp điện cho một thôn như trên hình 1.11

Hình 22.1.11 Phương án cấp điện cho một thôn

1, 2 - Đường trục hạ áp thôn 3, 4, 5, 6 - Đường điện ngõ xóm

3.4.3 Lưới điện xí nghiệp công nghiệp

Khái niệm: Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung,

công suất lớn Điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các TBA trung gian qua các đường dây trung áp Tuỳ khoảng cách từ xí nghiệp đến TBA trung gian mà có thể chọn cấp điện áp 10 kV, 22 kV hay 35 kV cho thích hợp

Cấu trúc: Tuỳ quy mô của xí nghiệp mà lưới điện xí nghiệp có cấu trúc

1

32

Hình 22.1.12 Mặt bằng cấp điện cho xí nghiệp nhỏ

C1, C2, C3 - Cáp ngầm hạ áp TPP1, TPP2, TPP3 - Các tủ phân phối hạ áp phân xưởng

- Với những xí nghiệp quy mô lớn, có nhiều phân xưởng với tổng công

suất hàng ngàn, thậm chí hàng vạn kVA thì quy mô lưới điện cũng lớn Trong xí nghiệp cần đặt nhiều TBA và mỗi phân xưởng lớn đặt một TBA, các phân xưởng nhỏ gần nhau đặt chung một trạm Để cấp điện cho các TBA phân xưởng cần phải đặt ở trung tâm xí nghiệp một trạm phân phối gọi là trạm phân phối trung tâm để nhận điện từ TBA trung gian về và phân phối cho các TBA phân xưởng Trong tram phân phối không đặt MBA mà chỉ có các thiết bị đóng cắt

Có những xí nghiệp lớn người ta đặt TBA trung tâm tại xí nghiệp Cấp điện áp

có thể là 35/1022 kV hay 110/1022 kV (hình 1.13)

Hình 22.1.13 Lưới trung áp xí nghiệp quy mô lớn

1 - Đường dây trung áp (lộ kép) từ TBA trung gian cấp cho TPPTT

PX6 PX4

PX5

33

2 - Lưới cáp ngầm trung áp của xí nghiệp

3 - Cáp ngầm hạ áp

Các TBA phân xưởng có cấp điện áp (10  22/0,4) kV Các phân xưởng 4

và 7 là những phân xưởng quan trọng nên TBA của các phân xưởng này được đặt 2 MBA và được cấp điện từ TPPTT bằng đường dây lộ kép Các phân xưởng phụ, TBA chỉ đặt 1 MBA và được cấp điện bằng đường dây đơn Để đảm bảo mỹ quan công nghiệp và an toàn, các lộ trung áp đều dùng cáp ngầm và các TBA phân xưởng đều dùng kiểu trạm xây liền kề phân xưởng

- Lưới hạ áp của xí nghiệp chính là lưới điện bên trong mỗi phân xưởng

C là  = 0,0182mm2/m và có sức cản đứt tức thời là Fcđ = 382N/mm2 Dây đồng mềm có  = 0,0175mm2/m,

Fcđ = 196N/mm2

4.1.2 Dây trần:

a Dây nhôm (A)

Dây nhôm có độ dẫn điện bằng khoảng 70% so với đồng Điện trở suất của dây nhôm là  = 0,0295mm2/m, Fcđ = 147157N/mm2 Độ bền cơ học của dây nhôm kém nên thường dây nhôm được chế thạo thành nhiều sợi, tiết diện từ 16mm2 trở lên và sử dụng ở khoảng vượt ngắn (L < 150m) Để tăng độ bền cơ học, dây nhôm có pha thêm mangan và silíc (1,2%) và gọi là dây Andre (A); lúc này Fcđ = 243294N/mm2 Dây nhôm nhẹ và rẻ tiền nên được dùng phổ biến

ở mạng hạ áp

b Dây thép nhôm (dây nhôm lõi thép - AC):

Dây thép nhôm gồm một hay nhiều sợi thép (tráng kẽm) để tăng độ bền, đặt ở chính giữa, xung quanh là những sợi nhôm để dẫn điện Độ bền cơ học của

nó cao hơn dây nhôm (Fcđ = 157N/mm2)

Dây thép nhôm được dùng chủ yếu ở mạng cao áp và ở những nơi có khoảng vượt lớn (L  150m)

Dây AC-10  AC-400 có tỷ lệ A/C là 5,5/6

Đ8 Đ7

Đ6 Đ5

TĐL

Bảng 1.2 Tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn

a Định nghĩa: Những cấu trúc của dây dẫn được cách điện riêng biệt và được

bảo vệ bằng lớp vỏ bọc ngoài gọi là dây cáp

b Ưu điểm, nhược điểm

* Ưu điểm: Cáp được cấu tạo chắc chắn như vậy nên có thể đặt trực tiếp trong đất, nước và không khí Điện kháng của cáp rất bé nên tổn thất công suất và tổn thất điện áp trên cáp nhỏ hơn rất nhiều so với đường dây trên không cùng loại Cáp điện làm việc với độ tin cậy cao hơn đường dây trên không

* Nhược điểm: Mạng cáp có giá thành đắt, thường là gấp 2,5 lần so với đường dây trên không cùng loại Việc thi công cáp gặp nhiều khó khăn, chẳng hạn việc

rẽ nhánh đường cáp thực hiện khó và chính tại nơi đó thường xảy ra sự cố, vì vậy chỉ với những đường cáp có U  10 kV và khi thật cần thiết người ta mới thực hiện rẽ nhánh Cáp được bọc kín và thường được chôn dưới đất nên khi xảy

ra hư hỏng thì khó phát hiện chính xác chỗ sự cố Sửa chữa, khắc phục sự cố ở cáp tốn nhiều công sức và thời gian

c Phân loại: Cáp được chế tạo nhiều loại phục vụ cho nhiều mục đích:

Cáp có điện áp Uđm 1 kV thường có cách điện bằng cao su hoặc giấy tẩm dầu và được chế tạo thành loại 1 pha, 3 pha hoặc 3 pha 4 lõi (một lõi làm dây trung tính)

Cáp có điện áp Uđm 1 kV thường là loại 3 pha cách điện bằng dầu

Theo điện áp, người ta chia ra các loại cáp:

- Cáp từ 10 kV trở xuống (có 14 lõi)

- Cáp 2035 kV có 3 lõi

36

- Cáp 110 và 220 kV có 2 lõi

4.2.2 Ký hiệu của cáp trên sơ đồ và các bản vẽ cung cấp điện

a Cấu trúc: Lõi cáp bằng đồng hoặc nhôm, mỗi lõi có vỏ bọc cách điện riêng gọi là cách điện pha, chất cách điện bằng giấy tẩm hoá chất đặc biệt hay một số lớp cao su

Tính từ trong ra ngoài vỏ cáp gồm các lớp sau:

- Đai cách điện bằng giấy tẩm hay các lớp cao su

- Vỏ bằng chì hay nhôm bảo vệ cho đai

- Lớp giấy cáp và sợi tẩm dùng để bảo vệ cho chì hay nhôm

- Cuốn bằng 2 dải thép phẳng hay tròn

- Bọc bằng sợi gai tẩm dùng để chống gỉ cho thép

- Vỏ bảo vệ bằng chì, nhôm hay nhựa đặc tổng hợp

Đối với mạng điện hạ áp, cáp đều có cách điện và chất bảo vệ bằng nhựa tổng hợp polyclovinin hay polyêtylen (chẳng hạn ABB, AB) Tiết diện dây cáp thường từ 2,5185 mm2, có thể có từ 14 lõi

Ký hiệu cáp có các chữ cái chỉ vật liệu, cách điện và vỏ bọc Chẳng hạn, cáp của Liên xô cũ:

- Chữ đầu tiên là A chỉ lõi nhôm, không có chữ A là lõi đồng

- Vỏ ký hiệu C là chì, A là nhôm, B là polyclovinin,  là polyêtylen, P là cao su

- Vỏ bảo vệ ngoài có chữ Á là thép, chữ  là khụng bọc bảo vệ

Cáp điện lực 20 và 35 kV có 3 lõi, tiết diện đến 240 mm2, cấu trúc giống như cáp 10 kV nhưng cách điện được tăng cường hơn Thường cáp 20 và 35 kV được chế tạo lớp cách điện riêng từng lõi cho mỗi pha trong cùng một vỏ bọc ngoài

Cáp điện lực 110 và 220 kV gồm 2 loại cáp có dầu và có khí Cáp đầy dầu

là loại cáp bao gồm ống kim loại rỗng chứa đầy dầu, có áp suất 24 at Cáp đầy khí thì mỗi cáp đều được cách điện bằng giấy và có vỏ bảo vệ riêng biệt đặt trong các ống thép chứa đầy khí trơ, áp suất 1015 at Các loại cáp này có lớp bảo vệ cũng được tăng cường, chúng có bộ phận đặc biệt để duy trì áp suất dầu

là thùng điều hoà áp suất và duy trì áp suất khí bằng nồi hơi

Chỗ hai sợi cáp nối với nhau, chỗ cáp nối vào thanh cái hay động cơ v.v nếu không được bảo vệ kỹ, dầu sẽ chảy ra ngoài, hơi nước và không khí lọt vào trong cáp sẽ làm hỏng cách điện Với cáp điện lực nói chung, muốn nối cáp người ta hàn ruột, bọc cách điện đặt trong hộp hay vỏ bảo vệ rồi đổ bitum hay ipuxi Cáp nhiều lõi, điện áp > 1 kV, khi nối với nhau phải tách riêng từng lõi

và làm hộp đầu nối

37

5 Cấu trúc của đường dây tải điện trên không

5.1 Khái niệm chung

5.1.1 Khái niệm:

Đường dây trên không được sử dụng rất rộng rãi vì so với đường dây cáp thì vốn đầu tư ít hơn, dễ thi công, dễ vận hành, dễ bảo quản, dễ phát hiện và xử lý

sự cố v.v

5.1.2 Phân loại:Theo điện áp định mức và phạm vi sử dụng, người ta phân

đường dây trên không ra làm 3 cấp:

- Cột trung gian: Dùng để đỡ dây dẫn trên đoạn đường thẳng Ở điều kiện

bình thường, cột chịu tác dụng của các tải trọng thẳng đứng như: trọng lượng dây dẫn và phụ kiện, hịu áp lực của gió và tải trọng xây lắp Cột trung gian không chịu tác dụng của lực căng dây

- Cột mốc hay cột néo: Cột mốc có tác dụng giới hạn khoảng căng dây khi

lắp dựng Chỉ những đường dây quá dài hoặc dùng kẹp trượt mới dùng cột mốc Cột mốc được lựa chọn làm điểm tựa để kéo dây Trên cột mốc, người ta lắp xà kép và sứ kéo Theo "Quy phạm trang bị điện", khoảng cách cột mốc như sau: + Tiết diện dây dẫn s<120mm2, chiều dài khoảng cách cột mốc LM5km; + Tiết diện dây dẫn s120mm2, chiều dài khoảng cách cột mốc LM10km

- Cột góc: Cột góc là cột có 2 hướng tuyến dây hợp với nhau một góc

1800 Cột góc chịu tác dụng của hợp lực P là tổng hình học của sức căng dây

về 2 phía Khi dựng cột góc, chú ý để mặt khoẻ của cột (mặt đặc) nằm theo hướng phân giác của góc hợp bởi hướng của 2 tuyến daay, khi đó xà sẽ trùng với phương của hợp lực P Thông thường trên cột góc người ta dùng xà kép

- Cột vượt: Cột vượt có chiều cao hơn các cột khác, dùng để đỡ dây dẫn

vượt lên trên các chướng ngại vật Cột vượt thường dùng xà kép, nếu dùng sứ

38

đứng thì số lượng sứ phải tăng gấp đôi so với cột trung gian và dây dẫn được bắt theo hình cánh cung hoặc hình quả trám

- Cột hãm đầu hay cuối đường dây: Đó là các cột ở đầu hay cuối đường

dây Chúng chịu tác dụng của lực căng dây về một phía và là điểm tựa để kéo dây Dây dẫn bắt trên cột hãm bằng chuỗi sứ kéo hoặc 2 sứ đứng đặt trên xà kép

Các cột hãm, cột góc dùng cột bê tông cốt thép và thường là cột đôi, có néo

* Theo vật liệu làm cột, ta có các loại cột:

- Cột tre gỗ: Loại cột này có ưu điểm là cách điện tốt nhưng nhược điểm là

chóng hỏng, vì vậy chúng phải được xử lý sơn tẩm các chất chống mối, mọt, mục, quét hắc ín hoặc hun khói Cột tre thường chỉ dùng ở mạng điện áp thấp ở nông thôn Cột gỗ bền hơn và cũng chủ yếu dùng ở mạng điện áp thấp, nhưng nếu được chế tạo và xử lý tốt cũng có thể dùng ở mạng tới cấp điện áp 35kV Để chống mục cho cột gỗ, có khi người ta chắp thêm một đoạn bê tông cốt sắt để làm chân cột

Khi sử dụng cột tre gỗ phải thường xuyên kiểm tra, nếu thấy mục khoảng 1/3 thân cột thì phải thay ngay

- Cột bê tông cốt sắt: Loại này có ưu điểm là tuổi thọ cao, chịu lực tốt, bền,

ít phải bảo quản nhưng nhược điểm là nặng, vận chuyển khó khăn, nhất là ở những nơi không thuận lợi về giao thông Các loại cột bê tông là cột ly tâm (cột tròn - LT), được đúc sẵn loại 10, 12 m và các đế cột 6, 8 m; cột vuông (mắt vuông - cột H, hay mắt chéo - cột K), thường được chế tạo cỡ 7,5 và 8,5 m (H7,5 và H8,5)

- Cột sắt: Ưu điểm là chịu lực tốt, chế tạo rời từng thanh, từng bộ phận nên

vận chuyển thuận tiên và có thể dễ dàng nối ghép lại với nhau để đạt được chiều cao yêu cầu Vì vậy cột sắt thường dùng làm cột vượt sông, vượt đường Nhược điểm của cột sắt là đắt tiền

5.3 Xà đường dây không (xà ngang)

Xà ngang dùng để đỡ sứ cách điện và tạo khoảng cách cố định giữa các dây dẫn pha Xà có thể làm bằng sắt hoặc bằng bê tông Kích thước xà tuỳ thuộc cấp điện áp của đường dây Cấp điện áp càng cao, khoảng cách giữa các pha càng lớn và kích thước xà cũng tăng theo

Trên xà có khoan sẵn các lỗ để bắt sứ Khoảng cách giữa 2 dây dẫn (cũng

là khoảng cách giữa 2 lỗ khoan) thường từ (0,30,4)m với đường dây hạ áp, (0,81,2)m đối với đường dây 10 kV, (1,52,0)m đối với đường dây 35 kV 5.4 Sứ cách điện

Sứ cách điện là bộ phận quan trọng để cách điện giữa dây dẫn và các bộ phận không dẫn điện như xà và cột

39

Sứ phải có tính năng cách điện cao, chịu được điện áp của đường dây lúc làm việc bình thường cũng như khi quá điện áp do sét đánh Sứ phải đủ bền, chịu được lực kéo Sứ phải chịu được sự thay đổi của khí hậu như mưa, nắng, nhiệt độ thay đổi không bị nứt nẻ, vì các vết nứt nẻ và bụi bặm trên mặt sứ thường là nguyên nhân gây ra sự cố trên đường dây

kV dùng 3 bát, đường 110 kV dùng 7 bát

5.5 Móng cột

Móng cột có nhiệm vụ chống lật cột Móng phải chịu được lực kéo của dây

và của gió bão

Tuỳ theo loại đất trên tuyến cột mà có thể dùng nhiều loại móng khác nhau như móng ngắn không cấp, móng có cấp, móng cọc, móng bè Những nơi đất tốt (như đất đồi), có thể chôn thẳng cột xuống đất không cần móng Móng cột có thể đổ bê tông tại chỗ hoặc chế tạo sẵn các móng bê tông rồi vận chuyển đến đặt vào hố móng

5.6 Dây néo

Tại các vị trí đặc biệt của tuyến dây như cột đầu, cột cuối đường dây và cột góc, là những vị trí chịu lực kéo lớn về một phía Để tăng cường tính chịu lực, các cột này thường dùng cột đôi (2 cột) hoặc dùng dây néo đặt ngược hướng lực kéo dây Móng của dây néo gọi là móng néo

6 Trạm điện

6.1 Phân loại

Trạm điện gồm 3 loại: Trạm biến áp phân phối (TBAPP)

Trạm phân phối (TPP) Trạm biến áp trung gian (TBATG) 6.2 Kết cấu của trạm điện

6.2.1 Trạm biến áp phân phối (TBAPP)

+ Nhiệm vụ: Nhận điện từ lưới trung áp (35kV; 22kV;10kV;6kV) hạ xuống cấp điện áp 0,4kV để cung cấp cho các hộ dùng điện

+ Sơ đồ nguyên lý:

40

+ Nhiệm vụ của các phần tử trên sơ đồ

- Cầu dao cách ly (DCL): Làm nhiệm vụ cách ly MBA với đường dây trên

không (ĐDK) khi sửa chữa Nó không có bộ phận dập hồ quang nên không được phép đóng cắt có tải MBA mà chỉ cho phép đóng cắt không tải MBA có công suất dưới 1000 kVA Cầu dao cách ly trung áp có loại 3 pha rời, đóng cắt tõng pha (dao cách ly 1 lửa); có loại liên động, đóng cắt đồng thời 3 pha Trạm ngoài trời có thể dùng 1 trong 2 loại dao trên, riêng trạm trong nhà chỉ dùng loại dao liên động

- Chống sét van (CSV): Làm nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây lan

truyền vào trạm

- Cầu chì cao áp (CC): Làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch cho MBA và cáp

tổng Cầu chì thường dùng là loại cầu chì ống, cát thạch anh

Hình 22.1.17 Cầu chì trung áp cát thạch anh (1 Đầu tiếp xúc; 2 Vỏ sứ; 3 Dây kim loại gắn các hạt thiếc; 4 Cát thạch anh)

Khi có ngắn mạch, dòng điện qua dây kim loại tăng lên nhiều lần làm chảy các hạt thiếc gắn trên dây kim loại làm đứt mạch điện Hồ quang sinh ra bị dập tắt trong các khe hẹp của cát thạch anh

- Cáp tổng (CT): Làm nhiệm vụ dẫn điện từ MBA vào tủ phân phối hạ áp

của TBAPP Nhiều trạm dùng thanh dẫn thay cho cáp tổng

Hình 22.1.16: Sơ đồ nguyên lý TBAPP