Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 6 docx

TRẠM ðIỆN KẫO TÀU ðIỆN NGẦM Tàu ủiện ngầm ủược coi như hộ tiờu thụ ủiện loại một, ngừng cung cấp ủiện cho nú cú thể gõy nguy hiểm ủối với sự sống của con người, gõy thiệt hại lớn cho nề

Q – Máy ngắt cao áp

TA1, TA2 – Các máy biến dòng

KSG, KSK1, KSK2 – Thiết bị bảo vệ

FV1, FV2, FV3 – ống phóng ñiện

T – Máy biến áp chỉnh lưu

VD – Chỉnh lưu

R1 – Biến trở vòng tiếp ñất

R3 – ðiện trở giới hạn

R2 – ñiện trở sun

PA,PV Dụng cụ ño

Trên hình 4–4 là sơ ñồ cấu trúc của bộ biến ñổi với máy biến thế ñiện kéo T kí hiệu TðP–12500/10JY1 và chỉnh lưu BTPEð–3150–3,3k–Y1 cấu tạo theo sơ ñồ cầu Máy biến thế ñầu vào thanh cái 10kV nhờ thiết bị phân phối 10kV với máy ngắt dầu hoặc chân không Q Sơ ñồ của bộ phân phối 10kV ñấu với bộ biến ñổi cũng tương

tự như vậy

Chỉnh lưu ñược ñóng mạch vào thanh cái 3,3kV qua máy ngắt tự ñộng tác ñộng nhanh QF loại BAB – 43 hoặc là BAB – 49 với dao cách ly QS cã nối ñất QSG2

Máy ngắt bảo vệ tổ biến ñổi khỏi dòng ñiện ngược khi bị ñục thủng van chỉnh lưu hoặc là cách ñiện Dao cách ly bảo ñảm an toàn khi tiến hành công việc bảo dưỡng và sửa chữa

Kết cấu tiếp theo của các van chỉnh lưu loại này là chỉnh lưu BTPEð–3,15k–3,3k –21–Y1 với dòng ñiện ñịnh mức 3,15kA và ñiện áp 3,3kV Sơ ñồ công suất của chỉnh lưu ñấu theo các khối pha, trong mỗi khối có 8 ñiốt ðL–153–2000–20YXL2

ðiốt dạng viên thuốc 20 loại cho dòng 2000A ñặt giữa 2 thiết bị làm mát ñược kẹp chặt với nhau Tỏa nhiệt ñược thực hiện bởi nước ñã ñược chưng cất khử khãi

Cấu trúc khối pha tương tự chỉnh lưu TPEð cho khả năng thành lập sơ ñồ chỉnh lưu cần thiết

ThiÕt bÞ ph©n phèi PY3,3kV dùng ñể ñặt trong phòng của TðK Các sơ ñồ PY3,3kV ñể cung cấp cho mạng ñiện kéo ñược thống nhất hóa Trên các TðK với các

bộ biến ñổi chỉnh lưu sử dụng sơ ñồ nối ñiện mẫu 3,3kV trên hình 4 –5 Các bộ phân phối PY3,3kV thực hiện với hệ thống thanh cái “+” và “–” cã c¶ lµm việc và dự phòng

Hỡnh 4–5 Sơ ủồ thiết bị phõn phối dũng ủiện một chiều PY3,3kV

a Hộp nối phi ủơcủa lưới tiếp xỳc

b Hộp nối mỏy ngắt dự phũng;

1,9 – Cỏc dao cỏch ly thanh cỏi;

2 – Mỏy ngắt

3 – ðiện trở sun

4 – ðồng hồ ampe

5 – Dao cỏch ly

6 – Dao tiếp ủất

7 – Cầu chỡ

8 – Dao cỏch ly ủường vũng Cỏc thanh cỏi làm việc và dự phũng phõn thành 3 nhúm b i các dao cỏch ly Đấu với nhón thứ nhất và thứ ba là cỏc tổ biến ủổi Thanh cỏi õm khụng phõn ủoạn, ủấu với chỳng qua cỏc dao cỏch li ủầu vào õm của chỉnh lưu

ðiện ỏp trờn cỏc khu ủoạn của lưới tiếp xỳc ủược nối vào cỏc phi ủơ của mạng tiếp xỳc và phi ủơ ray (qua dõy về) Dao cỏch ly thanh gúp 1(hỡnh 4–5) hai mỏy ngắt tỏc ủộng nhanh 2 đấu nối tiếp, ủiện trở sun 3 với ampe kế 4 và dao cỏch li 5 tạo thành một

tổ hợp phi ủơ mẫu Cỏc dao cỏch ly thanh cỏi và ủường dõy cú lưỡi dao 6 tiếp ủất khúa liờn ủộng với nhau Nhờ cầu chỡ 7 nối tiếp đến thiết bị bảo vệ ngắn mạch NK3 và rơ le ủiện ỏp RV Dao cỏch ly kiểu trụ hoặc kiểu ủường vũng 8 ủặt trờn trụ kim loại ngoài trạm ủiện kộo Nó dùng để nối mạng tiếp xỳc với thanh cỏi dự trữ trong trường hợp mỏy ngắt 2 vào sửa chữa Ở chế ủộ làm việc bỡnh thường trờn thanh cỏi dự trữ khụng cú ủiện

ỏp ðể đưa được ủiện ỏp lờn cỏc thanh cỏi dự trữ trong phõn ủoạn thứ hai giữa thanh cỏi chớnh và dự trữ, người ta đưa vào hộp nối thiết bị dự trữ Trong hộp này đặt hai mỏy ngắt mắc nối tiếp 2 và sun 3 với ampemet.và hai dao cỏch ly song song 1 và 9 liên động với

nhau Chuyển từ phi đơ chính sang dự trữ diễn ra một cỏch tự ủộng khụng làm ngừng cung cấp ủiện cho ủoàn tàu chuyển ủộng

4.5 TRẠM ðIỆN KẫO TÀU ðIỆN NGẦM

Tàu ủiện ngầm ủược coi như hộ tiờu thụ ủiện loại một, ngừng cung cấp ủiện cho

nú cú thể gõy nguy hiểm ủối với sự sống của con người, gõy thiệt hại lớn cho nền kinh

tế quốc dõn, làm hư hại ủến cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ phức tạp, phỏ hủy những thành phẩm ủặc biệt quan trọng của nền kinh tế… Những ảnh hưởng tỏc hại nờu trờn ủược xỏc ủịnh bởi những yờu cầu ủối với hệ thống cung cấp ủiện phớa ngoài của cỏc trạm ủiện kộo tàu ủiện ngầm, cỏc sơ ủồ cung cấp ủiện và bảo vệ lưới ủiện kộo, bởi yờu cầu sử dụng cỏc thiết bị phũng chỏy nổ và cỏc chỉ tiờu cao về ủộ tin cậy Ngừng trệ trong việc cung cấp ủiện cho cỏc phụ tải chỉ cho phộp trong thời gian cần thiết ủể người ủiều ủộ ủúng hoặc chuyển mạch cỏc thiết bị phõn phối 6, 10kV của trạm ủiện kộo theo hệ thống ủiều khiển từ xa hoặc tự ủộng ủúng nguồn dự phũng

Trờn cỏc ủường tàu ủiện ngầm người ta sử dụng hai hệ thống cung cấp mạng ủiện kộo: cung cấp ủiện tập trung và cung cấp ủiện phõn tỏn Biện phỏp thứ nhất ủược ỏp dụng và phỏt triển trong thời kỡ ủầu mới có tàu ủiện ngầm Cung cấp mạng ủiện kộo kiểu tập trung ủược thực hiện cho cỏc trạm ủiện kộo trờn mặt ủất Khoảng cỏch giữa cỏc trạm ủiện kộo ủược xỏc ủịnh theo ủiều kiện bảo vệ lưới ủiện kộo và ủiện ỏp cho phộp tối thiểu trờn cần tiếp ủiện của ủoàn tàu

Trường hợp ỏp dụng hệ thống cung cấp ủiện khụng tập trung,cỏc trạm ủiện kộo ủược bố trớ tại mỗi ga hành khỏch tại chỗ chịu phụ tải ủiện kộo lớn nhất Khi thiết kế cỏc trạm ủiện kộo cần phải xem xột việc cung cấp ủiện năng từ 2 nguồn ủộc lập của hệ thống năng lượng của thành phố,bỏ qua cỏc trạm trung gian của xe ủiện ngầm

Trờn hỡnh 4–6 là sơ ủồ cấu tạo của trạm ủiện kộo TðK1 và TðK2 của tầu ủiện ngầm ðiện ỏp 10(6)kV 2 từ nguồn 1 và 2 theo ủường vào 1 ủến thanh cỏi nhúm 1 qua thiết bị phõn phối 10(6)kV, chúng thực hiện với hệ thống thanh cỏi 1 dõy ðến nhúm kia của hệ thống thanh cỏi ủược ủấu từ cỏc trạm liền kề theo ủường dõy 4 (ủường dõy nối ngang) ðể nhận và phõn phối ủiện năng trong cỏc trạm ủiện kộo tàu ủiện ngầm, ta sử dụng thiết bị phõn phối loại K–104M thực hiện theo sơ ủồ mẫu của mạch chớnh Thiết bị phân phối 10kV của thanh dẫn vào và bộ biến ủổi ủược trang bị bởi cỏc mỏy ngắt chõn khụng loại BBE–M–10–630, cỏc biến dũng ủể ủúng mạch bảo vệ hợp bộ, cỏc thiết bị ủo

và cỏc ủồng hồ tớnh toỏn năng lượng

Cỏc thiết bị chuyển mạch, cỏc dụng cụ, thiết bị tự ủộng và bảo vệ ủấu với nhau ứng với sơ ủồ ủd thiết kế được trong tủ điện chuẩn Trờn cỏc thành phần kộo ra ủược (di

động, thay đổi) của tủ ủặt mỏy ngắt và những tiếp ủiểm của mạch Khi làm việc bình thường những tiếp ủiểm thỏo ủược phải được đặt vào đúng vị trí theo thiết kế của nó Khi thực hiện bảo dưỡng kĩ thuật phần tử thỏo ra ủược với mỏy ngắt ủược ủưa ra hoàn toàn khỏi tủ, tất cả cỏc tiếp ủiểm cỏc mạch của chỳng ủều ủể hở Cỏc tiếp ủiểm cố ủịnh ủặt trong tủ ủiện ủược ủúng lại bởi cỏc nắp chuyờn dụng ngăn ngừa tiếp xỳc ủến phần mạng ủiện Dao cỏch ly ủược tiếp ủất ủúng lại ở vị trớ sửa chữa

Hình 4–6 Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo TðK1 và TðK2 của tàu ñiện ngầm

1– Các ñầu dẫn vào, 2– Thiết bị phân phối 10kV, 3– Thiết bị phân phối của dao cách ly phân ñoạn 4– ðường nối tắt 5– Tổ chỉnh lưu 6– Dao cách ly 7– Máy ngắt phía catốt 8– Máy ngắt ñường dây 9– Tổ hợp tự ñộng ñiều khiển T1–T3, TC1, TC2, TO1, TO2 – Các máy biến thế CN– Cách ñiện phân ñoạn

Sơ ủồ dựng ủường dõy10kV ủảm bảo ủ−a ủiện ủến thanh cỏi mỏy biến thế kộo,

đặc biệt bởi nú khụng cú biến dũng và cỏc phần tử bảo vệ khỏi ngắn mạch với ủất

Với tổ biến ủổi 5 (mỏy biến thế ủiện kộo T2, T3 và cỏc chỉnh lưu), thì số lượng và cụng suất của nú ủược xỏc ủịnh theo phụ tải ủiện kéo trong đoạn 1 của thanh cỏi (hỡnh 4–6) Trong cỏc trạm ủiện kộo, có thể xem xét ủặt cỏc mỏy biến thế khụ cú hàng loạt ưu việt: ủộ bền ủiện cao, cú khả năng chống chỏy, cú ủộ bền nhiệt (ủến 350oC) Điều đó

cho phộp dựng chỳng trong cỏc ủiều kiện làm việc nặng nề, ủặc biệt trong buồng ủúng kớn hoặc dưới lũng ủất Cũn mỏy biến nên dùng loại ủược ủấu theo sơ ủồ “sao–tam giỏc” ủể làm việc với chỉnh lưu cầu Cỏc thụng số cơ bản của mỏy biến thế loại TC3 Π

và cỏc chỉnh lưu cầu trạm ủiện kộo của tàu ủiện ngầm cho trong biểu 3.6 và 3.7

Trong cỏc trạm ủiện kộo hạ ỏp hỗn hợp, cung cấp ủiện năng cho cỏc phụ tải ủộng lực và chiếu sỏng ủược thực hiện từ 2 mỏy biến thế cho mỗi loại của cỏc phụ tải Cỏc biến thế ủấu vào nhúm khỏc nhau của thanh cỏi 10 kV Trờn hỡnh 4–6 cỏc biến thế cho chiếu sỏng kớ hiệu là T01 và T02, cỏc mỏy biến thế cho nhu cầu riờng của trạm ủiện kộo

kớ hiệu TC1 và TC2 Mỗi mỏy biến thế bảo ủảm cụng suất yờu cầu và có tính tới quỏ tải

ở chế ủộ sự cố Ở chế ủộ làm việc bỡnh thường,cung cấp ủiện cho cỏc phụ tải ủược thực hiện từ T02 và TC2 Chuyển mạch ủổi chế ủộ cung cấp dự phũng diễn ra một cỏch

tự ủộng

Cung cấp ủiện năng cho cỏc thiết bị ủiều khiển tự ủộng và ủiều khiển từ xa cho ủiều khiển ủoàn tàu ủược thực hiện theo 2 ủường dõy cung cấp từ 2 mỏy biến thế T1 ủấu với cỏc nhỏnh khỏc nhau của thanh cỏi 10kV của trạm ủiện kộo

Bảng 4.6 Cỏc thụng số của mỏy biến ỏp chỉnh lưu cho tàu ủiện ngầm

Loại mỏy biến ỏp Thụng số

TC3Π–1600/10 TC3Π–2500/10

ðiện ỏp ủịnh mức, kV 6; 10; 10,5 6; 10; 10,5

Dũng ủiện ủịnh mức của bộ biến ủổi,

A

ðiện ỏp ủịnh mức của bộ biến ủổi, V 825 825

Kớch thước mm:

Dài

Rộng:

Cao:

2350

1100

2425

2700

1200

2725

Bảng 4.7 Thông số cơ bản của chỉnh lưu cầu cho TðK giao thông thành phố và Mêtro

Thông số

BTPED–

800–

600M

BTPED–

1,25k–

600M

BTPED–

2,0k–600M

BTPED–

1,6k–825M

BTPED– 2,5k–825M

Sơ ñồ chỉnh

lưu

Dạng cầu

Công suất tác

Công suất

biểu kiến,

kVA

Dạng biến áp

biến ñổi

TC3Π – 630/10G

T

TC3Π – 1000/10GT

TC3Π – 1600/10GT

TC3Π – 1600/10MY3

TC3Π – 2500/10MY3

1,25–7200s; 2lần /1ngày ñêm 1,5–300s; 1lần / 30h

2,0–60s; 1 lần /30h

Quá tải ngắn

hạn cho phép

Hệ số tải–

thời gian quá

tải cho phép

4kA –17s; 2 lần trong 180s, trước khi quá tải trong 5h hệ

số tải 0,8, nhiệt ñộ 25–300C

1,5–7200s; 2 lần trong 1h 2,0–40s;

3,0–10s; trước ñó quá tải 17s với 1,25 ñối với bộ 1,6k– 825M và 1,5 với bộ 2,5k– 825M

Kích thước,

1000 x 600 x

2200

2000 x 600 x2200 Khối lượng

Tỷ trọng

công suất,

kg/kw

0,833 0,533 0,333 0,303 0,388

Bảng 4.8 Các thông số của biến áp chỉnh lưu

Loại biến áp chỉnh lưu Thông số TC3Π–

630/

10GT

TC3Π–

1000/

10GT

TC3Π–

1600/

10GT

TC3ΠY–

1000/

10GT

TC3ΠY–

2000/

10GT

TC3Π–

1600/

10M

TC3Π– 2500/ 10M ðiện áp,

kV

6,3; 10 6,3; 10 6,3; 10 6; 6,3; 10;

10,5

6; 6,3; 10;

10,5

6; 10;

10,5

6; 10; 10,5 Dòng BBð,

A

800 1250 2000 1000 2000 1600 2500

ðiện áp ra,

V

Tổ nối dây Y/∆–11 Y/∆–11 Y/∆–11 Y/Y–Y–0 Y/Y–Y–0 Y/∆–11 Y/∆–11 ðiện áp

ngắn mạch,

%

6 6,5 6 6,5 6 6,5 4,8 6,0 6,4 6,5

Tổng tổn

hao,

kW

6,8 8,6 12,2 11,45 19,25 14,6 21,0

ðộ ồn,

dBA

Trọng

lượng, kg

2350 3200 5200 3200 5650 5200 7400

Kích thước

Dài, mm

Rộng

Cao

1640 (1740)

1300 (855)

2100 (1740)

1740 (1920)

1300 (920) 1970–

(1830)

1850 (2350)

1260 (1100)

2545 (2425)

2210

1300

1750

2400

1260

1345

2350

1100

2425

2760

2725

2725

4.6 TRẠM ðIỆN KÉO CỦA GIAO THÔNG THÀNH PHỐ

Trạm ñiện kéo ñược phân loại theo mục ñích sử dụng: xe ñiện bánh sắt, xe ñiện bánh hơi và hỗn hợp; theo hệ thống cung cấp ñiện: cung cấp ñiện trung tâm (trạm ñiện kéo nhiều tổ máy) và cung cấp ñiện không tập trung (trạm ñiện kéo một tổ máy)

Cung cấp ñiện phía ngoài, thành phần thiết bị trạm ñiện kéo vµ hệ thống cung cấp ñiện kéo,phần lớn phụ thuộc vào vị trí mặt bằng trạm ñiện kéo, ñường chuyển ñộng của

tuyến xe ủiện bỏnh sắt và bỏnh hơi, cụng suất yờu cầu và cách lựa chọn hệ thống ủiện

dự phũng của mạng tiếp xỳc và mạch ray

Do cỏc ủiều kiện ủú, người ta đd phân loại và có loại trạm ủiện kộo nhiều tổ mỏy

được dẫn ra sơ đồ trên hình 4–7 Chỳng ủặc trưng bởi ủộ tin cậy cao vỡ cú tổ mỏy dự trữ,

và có vựng rộng lớn cung cấp cho lưới ủiện kộo (hệ thống trung tâm cung cấp ủiện) bởi ủường cỏp 600V kộo dài

Trong trạm ủiện kộo có các đường dây vào thường trực làm việc và dự trữ, cỏc bộ biến ủổi làm việc và bộ biến ủổi dự trữ, cỏc mỏy ngắt 600V ủường dõy và catốt (thêm

dự trữ)

Bảo ủảm điện năng cấp cho cỏc hộ nhu cầu dựng riờng là cỏc mỏy biến thế làm việc TV7 và dự phũng TV8 Mỏy biến thế dự phũng có cụng suất nhỏ Mỏy biến ỏp dự phũng TV8 ủúng mạch vào lộ vào dự trữ trước mỏy ngắt cao ỏp Phụ thuộc vào sơ ủồ cung cấp ủiện phớa ngoài, biến ỏp dự phũng của nhu cầu riờng cú thể ủược thay thế bằng

lộ vào dự trữ từ lưới ủiện thành phố ủiện ỏp 220 hoặc 380 V với mỏy biến thế hạ ỏp 380/220V

Hỡnh 4–7 Sơ ủồ cấu trỳc trạm ủiện kộo nhiều tổ mỏy của giao thụng ủiện thành phố Trong đó: ABP.– Tự ủộng ủúng ủiện lặp lại dự phũng

TD –Thanh cỏi nhu cầu riờng TV1–UZ1, TV2–UZ2 Tổ biến ủổi làm việc và dự phũng TV3–TV6 Mỏy biến ỏp ủo lường

TV7–TV8 Mỏy biến ỏp cho nhu cầu riờng QF1–QF2 Mỏy ngắt catốt

QF3–QF7 Mỏy ngắt ủường dõy QF8 Mỏy ngắt dự trữ

Q1–Q7 Thiết bị phõn phối 10kV với cỏc mỏy ngắt và dao cỏch ly FU1–FU4 Cầu chỡ

FV, FV1, FV2 Cầu chỡ QS1, QS13, QS20, QS21 Dao cỏch ly QS14–QS19 Cỏi chuyển mạch

TA1–TA20 Cỏc mỏy biến dũng PA1–PA21 Cỏc ampe một PV1–PV4 Cỏc vụn một D1–D4 ðồng hồ ủo ủiện năng SF1, SF2 Mỏy ngắt thấp ỏp

KM Công tắc tơ

Hình 4–7 Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo nhiều tổ máy

của giao thông ñiện thành phố

Thiết bị phõn phối của cỏc lộ vào ủược thực hiện theo sơ ủồ mẫu của mạch ủiờn chớnh Thiết bị chuyển mạch cơ bản cú mỏy ngắt cao ỏp ủến ủiện ỏp 10kV Trong cỏc trạm ủiện kộo ủang khai thỏc sử dụng cỏc mỏy ngắt dầu loại BM Γ và BM Π –10 Khi thiết kế và ủưa vào khai thỏc, những trạm ủiện kộo mới thường sử dụng cỏc thiết bị phõn phối ủồng bộ với cỏc mỏy ngắt chõn khụng ủược ủặt trong tủ chuyên dùng cố ủịnh hoặc là trờn xe chuyển ủộng

Trạm ủiện kộo một tổ mỏy khụng cú thiết bị dự trữ ngoại trừ thiết bị cung cấp ủiện năng cho nhu cầu riờng Dự trữ ủược thực hiện theo cụng suất cho thiết bị lắp đặt có tớnh tới tải của cỏc trạm ủiện kộo liền kề trong chế ủộ bắt buộc Cỏc trạm ủiện kộo làm việc trong hệ thống cung cấp ủiện khụng tập trung cho mạng dõy tiếp xỳc, ủược phõn ủoạn gần trạm có sơ đồ trên hỡnh 4–8 Ở chế ủộ bắt buộc (khi sự cố) gõy nờn b i các trường hợp có thể: ngưng làm việc của cỏc thiết bị riờng rẽ nào ủú của cung cấp ủiện phớa ngoài hoặc của trạm ủiện kộo

Hỡnh 4–8 Sơ ủồ cấu trỳc trạm ủiện kộo 1 tổ mỏy của giao thụng ủiện thành phố

Q1.– Thiết bị phõn phối PY10kV TV1–UZ1, UZ2.– Bộ biến ủổi QS1–QS16.– Dao cỏch ly QF1–QF3– Mỏy ngắt phõn ủoạn và mỏy ngắt ủường dõy TV2 – Mỏy biến ủiện ỏp

TV3 – Mỏy biến thế cho nhu cầu tự dựng TA1–TA3 Mỏy biến dũng

FV1, FV2 –Cầu chỡ FV– Cầu chỡ xuyờn thụng PA1–PA8 – Cỏc ủồng hồ Ampe PV1, PV2 – Cỏc vụn kế

PWh – Cụng tơ ủo ủiện năng

TD – Phụ tải tự dùng

Hình 4–8 Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo 1 tổ máy

của giao thông ñiện thành phố

Câu hỏi ôn tập ,kiểm tra đánh giá chương 4

1/Phân tích hoạt động của hệ thống cung cấp điện đoạn đường sắt điện khí hoá dòng điện xoay chiều 25kv (cho trước sơ đồ)

2/Phân tích hoạt động của hệ thống cung cấp điện đoạn đường sắt điện khí hoá dòng điện một chiều 3kv (cho trước sơ đồ)

3/Phạm vi công suất và cácloại thông số của các máy biến áp điện kéo 3 pha ,1 pha dùng cho giao thông điện xoay chiều

4/Phạm vi công suất và các loại thông số của các bộ chỉnh lưu dùng cho giao thông điện một chiều loai 3kv

5/Phân tích chức năng các thiết bị của hệ thống chỉnh lưu và phân phối dòng điện một chiều 3kv (cho trước sơ đồ)

6/ Phân tích hoạt động của sơ đồ hệ thống cấp điện các trạm điện kéo tàu điện ngầm-750V (cho trước sơ đồ )

7/ Phân tích hoạt động của sơ đồ hệ thống cấp điện các trạm điện kéo cho xe điện và xe điện bánh hơi-600V (cho trước sơ đồ )