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

Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp) được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Điện công nghiệp đáp ứng cho hệ đào tạo Trung cấp. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: những vấn đề chung về hệ thống cung cấp điện; tính toán phụ tải điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

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: TRUNG CẤP

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

20… của………

Ninh Bình, tháng 01 năm 2021

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

Tài liệu gồm 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 thấp trong mạng điện

Chương 4: Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện

Chương 5: Chọn thiết bị điện và nâng cao hệ số công

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 01 năm 2021

Tham gia biên soạn

1 Nguyễn Thị Dịu: Chủ biên

2 Đặng Thị Thu Thủy

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 8

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THÔNG CUNG CẤP ĐIỆN 8

1 Khái quát về hệ thống cung cấp điện 8

1.1 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng 8

1.2 Các nguồn điện 9

1.3 Sơ đồ sản xuất và truyền tải điện năng 10

1.4 Các ký hiệu quy ước trên sơ đồ cung cấp điện 11

2 Những chỉ tiêu để đánh giá phương án CCĐ tối ưu 12

2.1 Điện áp 13

2.2 Tần số 13

2.3 Tính liên tục cung cấp điện 13

2.4 Kinh tế 14

2.5 An toàn 14

3 Lưới điện 14

3.1 Sơ lược về sự phát triển của mạng lưới điện 14

3.2 Vai trò và yêu cầu đối với mạng điện 15

4 Các loại dây dẫn và cáp điện 25

4.1 Các loại dây dẫn: 25

4.2 Kết cấu của đường dây cáp 26

4.3 Kết cấu mạng điện trong nhà 28

5 Cấu trúc của đường dây trên không 30

5.1 Khái niệm 30

5.2 Phân loại 31

5.3 Cột điện 31

5.4 Xà ngang 33

5.5 Sứ cách điện 34

5.6 Móng cột 34

5.7 Dây néo 34

6 Trạm điện 34

6.1 Trạm biến áp (TBA) 34

6.2 Trạm biến áp phân phối (TBAPP) 38

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 45

1 Đồ thị phụ tải điện 45

1.1 Khái niệm chung: 45

1.2 Một số dạng đồ thị phụ tải 46

2 Các đại lượng và hệ số tính toán 50

2.1 Công suất định mức Pđm 50

2.2 Phụ tải trung bình (Ptb) 51

2.3 Phụ tải cực đại 52

2.4 Phụ tải tính toán (Ptt) 52

2.5 Hệ số sử dụng (ksd) 53

2.6 Hệ số phụ tải (kpt) 55

2.7 Hệ số đóng điện (kđ) 55

2.8 Hệ số cực đại (kmax) 56

2.9 Hệ số nhu cầu (knc) 57

2.10 Hệ số đồng thời (kđt) 58

2.11 Số thiết bị điện hiệu quả (nhq) 58

3 Các phương pháp xác định phụ tải điện (Phụ tải tính toán) 63

3.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu 63

3.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích 64 3.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm 65

3.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (kmax) và công suất trung bình (Ptb) 66

3.5 Xác định phụ tải tính toán khi trong mạng có cả thiết bị 3 pha và 1 pha 69

4 Xác định dòng điện đỉnh nhọn 73

4.1 Khái niệm: 73

4.2 Mục đích tính dòng điện đỉnh nhọn: 73

4.3 Cách tính: 73

5 Xác định trung tâm phụ tải điện 76

5.1 Mục đích 76

5.2 Cách xác định 76

CHƯƠNG 3 78

TÍNH TOÁN TỔN THẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 78

1 Thông số cơ bản của các phần tử trong mạch điện 78

1.3 Thông số của các phần tử khác 80

2 Tổn thất điện áp trên đường dây 80

2.1 Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có phụ tải tập trung ở cuối đường dây 80

2.2 Tổn thất điện áp trên đường dây 3 pha có nhiều phụ tải tập trung 82

2.3 Tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải phân bố đều 87

2.4 Tổn thất điện áp trên đường dây có dây trung tính 91

3 Tổn thất công suất trên đường dây 98

3.1 Tổn thất công suất trên đường dây có 1 phụ tải 98

3.2 Tổn thất công suất trên đường dây có nhiều phụ tải 99

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 Tính tổn thất điện năng trên đường dây 104

5.2 Tổn thất điện năng trong trạm biến áp 105

6 Tiết kiệm điện năng 109

6.1 Tăng điện áp truyền tải trên đường dây 109

6.2 Cắt giảm đỉnh 109

6.3 Bù công suất phản kháng 110

6.4 Giảm trị số điện trở 110

CHƯƠNG 4 111

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 111

1 Khái niệm chung về hiện tượng ngắn mạch 111

1.1 Đặc điểm của sự cố ngắn mạch 111

1.2 Phân loại ngắn mạch 111

1.3 Nguyên nhân gây ra ngắn mạch 112

1.4 Hậu quả của sự cố ngắn mạch 112

1.5 Mục đích tính ngắn mạch 113

1.6 Các giả thiết chung khi tính ngắn mạch 113

2 Biểu thức tính dòng ngắn mạch 114

3 Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha 116

3.1 Khái niệm 116

3.2 Mục đích tính ngắn mạch 3 pha hạ áp 116

3.3 Các giả thiết dùng để tính ngắn mạch 3 pha hạ áp 116

3.4 Tổng trở của các thành phần trong hệ thống điện 117

3.5 Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha (thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch) 118

3.6 Dòng điện xung kích 119

4 Tính toán dòng ngắn mạch 1 pha 124

4.1 Mục đích tính ngắn mạch 1 pha hạ áp 124

4.2 Những chú ý khi tính ngắn mạch 1 pha hạ áp 124

4.3 Biểu thức tính dòng ngắn mạch 1 pha hạ áp 125

CHƯƠNG 5: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 127

1 Các điều kiện chung để chọn và kiểm tra các thiết bị điện 127

1.1 Khái niệm 128

1.2 Các điều kiện chọn 128

1.3 Các điều kiện kiểm tra 129

2 Lựa chọn máy biến áp 129

2.1 Nguyên tắc lựa chọn MBA 129

2.2 Hiệu chỉnh công suất MBA 131

3 Chọn và kiểm tra cầu dao (dao cách ly) 133

3.1 Khái quát 133

3.2 Chọn và kiểm tra DCL 134

4 Chọn và kiểm tra cầu chì 134

4.1 Cầu chì cao áp 134

4.2 Cầu dao hạ áp 137

5 Chọn và kiểm tra aptomat 145

5.1 Khái quát 145

5.2 Phương pháp chọn 145

6 Chọn và kiểm tra dây dẫn cáp và thanh góp 147

6.1 Chọn và kiểm tra thanh góp 147

6.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn và cáp 149

7 Chọn và kiểm tra máy biến áp đo lường 160

7.1 Máy biến dòng điện 160

7.2 Máy biến điện áp (máy biến áp đo lường, BU) 162

8 Nâng cao hệ số công suất cos𝝋 163

8.2 Ảnh hưởng của công suất phản kháng đến việc tiết kiệm điện năng 163

8.3 Các phương pháp nâng cao hệ số công suất 165

8.4 Phân phối dung lượng bù 171

8.5 Bố trí vận hành tụ điện bù 173

9 Bảo vệ quá điện áp 176

9.1 Khái niệm về bảo vệ quá điện áp 176

9.2 Phân loại quá điện áp 177

9.3 Các biện pháp hạn chế quá điện áp nội bộ 180

9.4 Bảo vệ quá điện áp thiên nhiên 181

9.5 Các thiết bị bảo vệ quá điện áp thiên nhiên 183

9.6 Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 192

9.7 Tính toán điện trở nối đất 195

TÀI LIỆU THAM KHẢO 197

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

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

1 Khái quát 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

1.2 Các nguồn 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

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

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

1.2.1 Nhà máy thuỷ điện

Đây là loại nhà máy sử dụng năng lượng dòng nước làm quay trục tuốc bin thuỷ lực, quay máy phát 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

1.2.2 Nhà máy điện nguyên tử

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

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

1.3 Sơ đồ sản xuất và truyền tải điện năng

1.3.1 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

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

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

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

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

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%= = -5%

2.2 Tần số

Độ lệch tần số cho phép được quy định là 0,5Hz Muốn tần số của hệ thống

ổn định thì công suất tiêu thụ phải nhỏ hơn công suất của nguồn điện Để ổn định tần số thì ở các xí nghiệp lớn, người ta đặt thiết bị tự động đóng thêm máy phát

dự phòng khi phụ tải tăng lên hoặc tự động cắt bớt phụ tải theo tần số

2.3 Tính liên tục cung cấp điện

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

a Hộ 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 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

c Hộ 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

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

100.38019



xếp vào hộ loại 1; nhưng ở xí nghiệp khác, vai trò của nó ít quan trọng hơn, nó xếp vào hộ loại 2

2.4 Kinh tế

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

- 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…

- 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

2.5 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

3 Lưới điện

3.1 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

tc

T

1

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)

3.2 Vai trò và yêu cầu đối với mạng điện

3.2.1 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

3.2.2 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:

a, 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

- 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 cú tớnh chọn lọc cao

- Đảm bảo chất lượng điện năng, độ lệch điện áp tại hộ tiêu thụ luụn nằm trong giới hạn cho phép

- Đảm bảo được điều kiện phát triển và mở rộng phụ tải trong tương lai

b, Các chỉ tiêu về kinh tế:

- Vốn đầu tư ban đầu phải hợp lý: Vốn này bao gồm tiền xây dựng và tiền mua sắm thiết bị

- 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

3.3.3 Phân loại mạng điện

a,Căn cứ vào cấp điện áp, dòng điện, người ta phân mạng điện thành các loại như sau:

- Theo loại dòng điện của mạng điện 1 chiều và mạng xoay chiều 1 và 3 pha

- Theo điện áp của mạng cao áp (U>1kV) và mạng hạ áp (U<1kV)

- 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

b, Theo nhiệm vụ của:

- Mạng cung cấp (U110kV) dựng để truyền tải điện đến một khu vực rộng, cụng suất lớn

- Mạng phân phối (U35kV) dựng để phân phối điện đến các địa phương trong một phạm vi nhỏ hơn

3.3.4 Các cấp điện áp của mạng điện

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

ở đó thiết bị điện làm việc bỡnh 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 luụn thay đổi và do cú

sự hao tổn điện áp trong mạng điện nờn điện áp của mạng cú 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 quỏ 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 cú các thiết bị cụng suất lớn làm việc với điện áp 35kV như lũ luyện thộp, 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

Mạng này hiện nay chỉ cũn được sử dụng trong một số nhà máy, xí nghiệp

có các thiết bị 3 pha sử dụng điện áp 220/127V hoặc ở trong các phòng thí nghiệm, phòng thực tập của học sinh để đảm bảo an toàn

3.3.5 Sơ đồ nối dây của mạng 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 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 đặt các mạch dự phòng chung hoặc riêng hay đặt những mạch làm việc song song

b Sơ đồ nối dây của mạng điện áp thấp

Hình 2.1 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

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

Hình 2.2c là sơ đồ phân nhánh thường dùng để CCĐ cho các phụ tải không quan trọng

Hình 2.2d là sơ đồ "MBA - Đường dây phân nhánh" dùng để CCĐ cho các phụ tải phân bố rải rác theo chiều dài Nó thích hợp với mạng điện ở nông thôn

+ Sơ đồ mạng chiếu sáng:

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

3.3.6 Các loại mạng lưới điện hiện nay

a 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 2.3 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

Hình 2.3 Một phương án cấp điện cho đô thị

Sơ đồ nguyên lý mạch vòng trung áp như trên hình 2.4 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 2.4 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

Hình 2.5 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

b 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 2.6)

Hình 2.6 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

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 2.7

Hình 2.7 Phương án cấp điện cho một thôn

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

3

c 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 khác

- 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 2.9)

1

Hình 2.9 Lưới trung áp xí nghiệp quy mô lớn

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

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

Cấp điện áp thường dùng là 0,4 kV (hình 2.10)

PX6 PX4

PX5

Hình 2.10 Lưới điện hạ áp phân xưởng

Đ6 Đ5

TĐL

4 Các loại dây dẫn và cáp điện

4.1 Các loại dây dẫn :

4.1.1 Khái niệm:

Dây dẫn của đường dây trên không thường dùng kim loại không bọc cách điện (dây trần), một hoặc nhiều sợi Dây một sợi thường có tiết diện (s) không lớn lắm, còn dây nhiều sợi thường được chế tạo với tiết diện lớn từ 10mm2 trở lên Yêu cầu cơ bản đối với dây dẫn là dẫn điện tốt và bền

4.1.2 Cấu tạo:

Dây dẫn có thể gồm 1 kim loại, 2 kim loại, dây lưỡng kim hoặc dây dẫn rỗng Dây dẫn nhiều sợi được chế tạo gồm một sợi ở chính giữa, xung quanh quấn nhiều sợi xoắn với nhau theo nhiều lớp Thông thường lớp ngoài nhiều hơn lớp trong 6 sợi và mỗi lớp xoắn lại theo chiều ngược nhau để dây dẫn không tự

xổ ra và có dạng tròn

Mã hiệu dây dẫn bao gồm chữ cái chỉ vật liệu và con số chỉ tiết diện (mm2) hoặc đường kính (mm) Tiết diện dây dẫn được tiêu chuẩn hoá gồm các giá trị sau: 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 90; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 600; 700 (mm2)

4.1.3 Các loại dây dẫn thường dùng:

* Dây đồng (M):

Dây đồng là một loại dây dẫn điện tốt nhất Nó chịu được ảnh hưởng của khí quyển và đa số các phản ứng hoá học xảy ra trong không khí Dây đồng cứng có điện trở suất ở 200C 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 Vì dây đồng đắt tiền nên nó bị hạn chế sử dụng

* 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

* 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

Dây thép nhôm có lõi giảm nhẹ ACO-150  ACO-700 được dùng trong các khoảng vượt lớn, có tỷ lệ A/C là 7,5/8

Dây thép nhôm có lõi tăng cường ACY-120  ACY-400 được dùng trong các trường hợp đặc biệt, có tỷ lệ A/C là 4/5

Hình 2.12 Dây nhôm và dây nhôm lõi thép

a Dây nhôm b Dây nhôm lõi thép

Để đảm bảo an toàn người ta quy định tiết diện nhỏ nhất cho phép tuỳ theo

từng loại dây và cấp đường dây (bảng 2.2) Điều kiện này bắt buộc phải tuân

theo

Bảng 2.2 Tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn

4.2 Kết cấu của đường dây cáp

4.2.1 Khái niệm: Những cấu trúc của dây dẫn được cách điện riêng biệt và được

bảo vệ bằng lớp vỏ bọc ngoài gọi là dây cáp

4.2.2 Ưu điểm, nhược điểm

a 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

b 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

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

4.2.3 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

- Cáp 110 và 220 kV có 2 lõi

4.2.4 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

Dây bọc có ký hiệu gồm các chữ chỉ cách điện và con số chỉ tiết diện Ở Việt nam gọi chung là dây dây bọc nhựa hoặc cao su

4.3.2.Cấu trúc:

Dây bọc có 2 cách đặt là đặt kín và đặt hở



sứ Với những nơi ẩm ướt, có hoá chất, dễ cháy, dây bọc phải dùng loại có vỏ bảo vệ bằng chì hay thép

- Dây đặt kín dùng ở nơi khô ráo, điện áp đến 500V Khi đặt dây kín, tiết diện dây phải lớn hơn hoặc bằng 1,5mm2 đối với dây đồng và lớn hơn hoặc bằng 2,5mm2 đối với dây nhôm Dây đặt kín có thể lồng trong ống nhựa tổng hợp, ống cao su hay kim loại rồi trát kín bằng vữa Khi đặt theo nền gỗ, giữa ống và nền phải được lót cách điện như amiăng Mỗi ống có thể đặt 14 dây nhưng không được đầy quá 2/3 diện tích ống

Dây có vỏ bọc nối vào thiết bị điện sinh hoạt, di động 0,75

Dây có vỏ bọc và cáp nối vào thiết bị điện sản xuất, di

Dây dẫn một hoặc nhiều sợi mắc trên sứ cách điện 1,0

Dây có vỏ bọc lắp đặt trong nhà

- Mắc trên puli

- Mắc trên sứ

1,0 1,5

2,5 4,0 Dây có vỏ bọc lắp đặt ngoài trời

- Mắc dọc tường nhà hoặc trên cột

- Mắc trên sứ dưới mái che

2,5 1,5

4,0 2,5 Dây có vỏ bọc, cáp đặt trong ống thép hoặc nhựa, lắp đặt

Ngoài ra, dây bọc còn có thể treo trên dây thép Theo cách này, dây dẫn được bó lại và treo dọc theo một sợi dây thép căng giữa hai tường nhà Cách mắc này nhiều khi rất thuận tiện vì không cần phải sứ và có thể treo ở độ cao tuỳ ý Nếu đường dây chỉ dùng cho chiếu sáng thì có thể lợi dụng luôn dây thép làm dây trung tính

* Khi dùng dây trần phải đảm bảo các khoảng cách sau:

- Chiều cao từ mặt đất đến dây dẫn không nhỏ hơn 3,5m Trường hợp trong các xưởng, nếu không phải vận chuyển các vật to, cồng kềnh thì chiều cao có thể giảm đi nhưng không được nhỏ hơn 2,5m

- Khoảng cách từ dây dẫn đến các vật nối đất không được nhỏ hơn 50mm

- Khoảng cách từ dây dẫn đến các đường ống không thường xuyên lau chùi

là 0,3m, đến các đường ống thường xuyên phải lau chùi là, bảo quản là 1m

- Khoảng cách từ dây dẫn đến các thiết bị làm việc không thường xuyên phải bảo quản là 1m, đến các thiết bị thường xuyên phải bảo quản là 1,5m

- Khoảng cách giữa dây dẫn các pha không được nhỏ hơn quy định ở bảng 2.5

Bảng 2.5 Khoảng cách nhỏ nhất giữa các dây dẫn

- Tiết diện dây dẫn của mạng điện trong nhà theo quy định ở bảng 2.6

Bảng 2.6 Tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn Trong mạng điện phân xưởng và mạng điện trong nhà

Đồng Nhôm Dây có vỏ bọc nối vào thiết bị điện sinh hoạt, di động 0,75

Dây có vỏ bọc và cáp nối vào thiết bị điện sản xuất, di động 1,5

Dây có vỏ bọc mắc trong nhà

Dây có vỏ bọc mắc ngoài trời

Dây có vỏ bọc, cáp đặt trong ống thép hoặc lắp đặt cố định 1 2,5

* Dây có vỏ bọc cách điện, ngoài cách mắc trên sứ còn được lắp đặt trong ống thép hoặc chất dẻo hay treo trên sợi dây thép căng giữa hai tường nhà Hiện nay, dây dẫn của mạng điện trong nhà phổ biến là luồn trong ống nhựa ruột gà và chôn chìm trong tường

5 Cấu trúc của đường dây trên không

5.1 Khái niệm:Đường dây trên không được sử dụng rất rộng rãi vì so với đường

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

dây trên không ra làm 3 cấp:

Đường dây cấp 1: có Uđm = 35500 kV

Đường dây cấp 2: có Uđm = 120 kV

Đường dây cấp 3: có Uđm 1 kV

Những bộ phận cơ bản của đường dây trên không là: dây dẫn, cột điện, xà ngang, sứ cách điện Ngoài ra còn có các linh kiện phụ như bộ phận kẹp chặt dây, dây néo, quả tạ chống rung v.v

5.3 Cột điện

a Công dụng: Cột là bộ phận quan trọng dùng để giữ và đỡ dây dẫn của đường

dây trên không

b Phân loại:

* Theo nhiệm vụ, vị trí cột và tính chất phân bố tải trọng, người ta phân cột

điện thành các loại sau:

- 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 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

c Chú ý:

* Khoảng cách giữa các dây dẫn bố trí trên cột theo chiều đứng được quy

định như sau: Uđm< 1 kV D = 0,40,6 m

Uđm = 610 kV D = 0,81,2 m Uđm = 35 kV D = 14 m Uđm = 110220 kV D = 46m

Hình 2.13 Một số loại cột của đường dây trên không

a Cột H8,5 dùng cho mạng 0,4 kV

c Cột LT16 (ghép nối đế 6 m và thân cột 10 m, dùng cho đường dây 35 kV,

sứ chuỗi

1 Cột; 2 Xà; 3 Sứ; 4 Móng; 5 Ghép măng xông; 6 Dây dẫn

* Vị trí dây dẫn trên cột được mô tả như hình 2-3

Đường dây điện áp thấp Uđm< 1 kV thường dùng kiểu a

Đường dây có điện áp Uđm = 120 kV thường dùng kiểu b,c

Đường dây có điện áp Uđm 20 kV thường dùng kiểu d,e,f

Đường dây có điện áp Uđm 110 kV thường dùng kiểu g

Chiều cao cho phép từ dây dẫn đến đất cho trên bảng 2.3

Bảng 2.3 Chiều cao cho phép từ dây dẫn đến đất

Đặc điểm vùng dân cư Chiều cao cho phép (m) theo điện áp

(kV)

<1 110 20-30-110 150 220

2 Vùng không dân cư, có máy làm việc

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

kV dùng 3 bát, đường 110 kV dùng 7 bát

5.6 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

5.7 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

a Theo nhiệm vụ, người ta phân TBA thành 2 loại:

- TBA trung gian (TBA chính): nhận điện từ hệ thống điện có cấp điện áp

35220 kV biến đổi thành cấp điện áp 10 kV hay 6 kV, thậm chí có khi xuống 0,4 kV

b Theo cấu trỳc, người ta chia các TBA thành 3 loại:

- TBA ngoài trời (trạm bệt): các thiết bị phía cao áp đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện hạ áp được đặt trong nhà mái bằng hoặc trong các tủ sắt chế tạo sẵn MBA được đặt trên bệ xi măng cao 400700 mm, có móng sâu 2,53 m Dưới MBA có bể chứa dầu đề phòng khi sự cố nổ MBA dầu không loang ra ảnh hưởng đến các thiết bị khác Bộ phận truyền động cho dao cách ly được đặt trên cột ở độ cao 1,21,4 m Các hào cát đặt dây cáp điện phải có nắp bằng bờ tường che đậy Quanh trạm có tường xây, cổng sắt bảo vệ Loại trạm này tiết kiệm được

kinh phí xây dựng (hình 3.1)

Hình 3.1 TBA kiểu bệt 35/0,4 kV

1 Bệ máy; 2.Tủ phân phối hạ áp; 3 Ghế cách điện; 4 CSV; 5 CCTR;

6 Sứ đỡ; 7 Thanh đồng cứng 8; 9 Tường rào; 10 Hệ thống nối đất

- TBA trong nhà (trạm kín hay trạm xây): tất cả các thiết bị đều đặt trong nhà mái bằng MBA và các thiết bị cao áp được đặt ở buồng riêng, còn tủ phân phối hạ áp, thiết bị đo lường đặt ở một buồng riêng Các cửa thông gió có lưới chắn ngăn chim, chuột, rắn chui vào trạm gây sự cố; các buồng ngăn được thông hơi, thoáng khí Cửa chính của trạm không được quay về hướng tây và cánh cửa được làm bằng sắt, có thể xoay được 1800 Dưới MBA cũng phải làm hố chứa dầu để chống lan tràn dầu khi sự cố Dây dẫn và các thiết bị trong trạm phải bố trí gọn gàng, an toàn

Hình 3.2 TBA kiểu kín đặt 1 MBA

1 MBA; 2 Đầu cáp cao áp; 3 Cáp hạ áp; 4 Thanh dẫn cao áp; 5 Cửa thông

gió

6 Rãnh cáp; 7 Tủ hạ áp; 8 Tủ cao áp; 9 Rào chắn; 10 Ống dẫn cáp

Hình 3.3 TBA kiểu kín đặt 2 MBA

1 MBA; 2 Đầu cáp cao áp; 3 Tủ cao áp; 4 Các tủ hạ áp; 5 Thanh cái hạ áp;

6 Thanh cái cao áp; 7 Rãnh cáp; 8 Cửa thông giú; 9 Ống dẫn cáp

- TBA treo trên cột: thực ra đây là một loại trạm ngoài trời và thường là những TBA có dung lượng nhỏ (Sđm320kVA) Trạm được đặt ngay trên cột điện, còn tủ phân phối hạ áp cũng đặt cùng trên cột hoặc đặt trong nhà xây dưới chân cột Loại trạm này phù hợp với những khu vực có phụ tải nhỏ, phân bố rải rác mà nếu dựng 1 TBA công suất lớn thì khối lượng đường dây hạ áp quá lớn, dẫn đến tổn thất công suất và điện áp cũng rất lớn, không đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật Người ta luôn mong muốn đưa điện áp cao vào gần trung tâm phụ tải điện rồi dựng các MBA công suất nhỏ để cung cấp điện trong phạm vi bán kính phụ tải không lớn lắm Muốn vậy phải xây dựng nhiều TBA, làm cho kinh phí đầu tư tăng lớn Để khắc phục, đồng thời đảm bảo thuận tiện cho vận hành, người ta sử dụng các TBA treo trên cột là hợp lý nhất Loại trạm này đơn giản, rẻ tiền, xây lắp nhanh và tốn ít đất đai Tuy nhiên loại trạm này nếu dựng các đường dây trên không sẽ làm mất mỹ quan đô thị

Hình 3.4 TBA treo 320-10/0,4 kV

1 MBA; 2 CCTR; 3 CSV; 4 Sứ; 5 Tủ phân phối hạ áp

6 Thanh đồng cứng 8; 7 Dây dẫn; 8 Thanh sắt; 9 Ghế cách điện

6.2 Trạm biến áp phân phối (TBAPP)

6.2.1 Sơ đồ nguyên lý TBAPP

Khái niệm: Tùy theo tính chất quan trọng của hộ tiêu thụ mà TBAPP có thể

có 1 hoặc 2 máy Sơ đồ TBAPP như trên hình 3.1 Trên sơ đồ, phía cao áp đặt cầu dao cách ly, cầu chì và nếu trạm được cấp điện bằng đường dây trên không thì người ta đặt chống sét van