nghiên cứu thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn hoa kỳ

Ví dụ như, điều kiện làm việc của các máy biến áp nhỏ hoặc các phụ tải quan trọng được liên kết với khu vực hoặc sự ghép nối tập trung máy móc để tạo nên tính mềm dẻo cho những lựa chọn

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN

THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM



ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN

THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ

MÃ SỐ: SV2009-82

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT

NGƯỜI THỰC HIỆN : ĐẶNG LƯƠNG MINH TỒN

TRẦN THÁI VĨNH TƯỜNG

ĐƠN VỊ : KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

TP HỒ CHÍ MINH – 2009

MỤC LỤC

Thuyết Minh Trang

TÓM TẮT ĐỀ TÀI 1

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Đối Tượng Nghiên Cứu 1

Những Vấn Đề Còn Tồn Tại 1

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2

Mục Đích Đề Tài 2

Phương Pháp Nghiên Cứu 2

Nội Dung 2

A.THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2

Các Nguyên Tắc Cơ Bản 2

Hiện Đại Hóa Kỹ Thuật Điện 3

Mục Đích Của Việc Thiết Kế Hệ Thống 4

Phân Loại Điện Áp 6

Các Chủng Loại Hệ Thống 7

1.HT Phát Tuyến Đơn 8

2.HT Mạch Vòng Sơ Cấp/ Phát Tuyến Thứ Cấp 9

3.HT Chọn Lọc Sơ Cấp/Phát Tuyến Thứ Cấp 11

5.HT Kết Nối Điểm Đơn 14

6.Thiết Kế HT Phân Phối Trung Áp 16

B.PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 19

Phân Tích Hệ Thống 19

Khái Quát Dòng Ngắn Mạch 20

Các Mối Quan Hệ Từ Sóng Dòng Điện Sự Cố 21

Tính Toán Dòng Sự Cố 22

Tính Toán Dòng Sự Cố Cho Các Thiết Bị Đặc Biệt 23

1.Dao Cách Ly Trung Thế VCP-W Bọc Kim Loại 24

2.Cầu Chì Trung Thế 29

3.Máy Cắt Điện Áp Thấp 30

4.Vỏ Máy Cắt 30

Tính Toán Ngắn Mạch-Phương Pháp Tính Nhanh 32

Tính Toán Dòng Ngắn Mạch Tại Điểm Cuối Dây Dẫn 32

1.Phương Pháp 1 32

2.Phương Pháp 2 : Bảng Gần Đúng 33

Xác Định Giá Trị X Và R Từ Thông Số Tổn H ao Máy Biến Áp 34

Độ Sụt Áp 35

C.TÍNH BẢO VỆ/PHỐI HỢP 41

Sự Bảo Vệ Quá Dòng Và Phối Hợp 41

D.CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 46

Điều Kiện, Tổng Quan Kỹ Thuật 46

Sóng Hài Và Các Tải Không Phi Tuyến 50

PHẦN 3: KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

Việc nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế lắp điện điển hình là Hoa Kỳ là việc cần thiết, giúp ta cải thiện và mở rộng hệ thống điện của đất nước ta đang trong quá trình đất nước đang tiến lên một nước công nghiệp hóa, hiện đại hóa Với việc nghiên cứu trên giúp ta

có cái nhìn tổng quan về mạng lưới phân phối điện của thế giới

I.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU

Các phương pháp thiết kế cho hệ thống phân phối lắp đặt điện theo chuẩn Hoa

 Tính ổn định của một hệ thống phân phối điện

 Nghiên cứu biểu đồ phụ tải trong việc thiết kế và lắp đặt hệ thống điện trong tương lai

II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Phân tích và tổng hợp

 Đọc tài liệu, xử lý thông tin dữ liệu

III NỘI DUNG

A.THIẾT KẾ HỆ THỐNG

I.NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

Hệ thống phân phối tốt nhất là một hệ thống có chi phí trung bình và tính ổn định cung cấp điện cùng song hành và biểu đồ phụ tải sẽ giúp đỡ trong việc lựa chọn, thiết kế,và lắp đặt hệ thống

Đặc trưng của hệ thống điện phân phối trong một tòa nhà hoặc công trình xây dựng đầu tiên là nguồn năng lượng nhận được hoặc điểm cung cấp và truyền cho nó tới những hệ thống chiếu sáng riêng biệt, các động cơ và tất cả những cơ cấu dẫn động điện Điều quan trọng của hệ thống phân phối đặc trưng của một tòa nhà bắt buộc là hệ thống tốt nhất trong thiết kế và lắp đặt

Điều kiện của việc thiết kế một hệ thống phân phối tốt là người kỹ sư thiết kế hệ thống phải có thông tin về tải kết nối và sự hiểu biết về từng loại hệ thống phân phối khác nhau để có thể áp dụng được Các loại hạng mục của tòa nhà có nhiều vấn đề đặc trưng, nhưng những nguyên lý cơ bản là thống nhất nhau Các nguyên lý trên, nếu ta tuân thủ sẽ cung cấp cơ sở cho việc thiết kế

Những nguyên lý cơ bản hoặc các chỉ tiêu đòi hỏi phải được tuân thủ trong khi thiết

kế của hệ thống phân phối điện năng bao gồm:

Trang 3

 Nguyên lý về kết cấu, lắp đặt và tương lai

 Tuổi thọ và độ mềm dẻo của kết cấu

 Chuẩn của đường dây và thiết bị phân phối, chuẩn và đặc tính của tải, chuẩn của trạm biến áp

 Nhu cầu và tính đa dạng của tải

 Nguồn điện năng

 Tính liên tục và chất lượng của giá trị điện năng đáp ứng yêu cầu

 Hiệu suất và sự điều hành

 Phân phối và sử dụng điện áp

 Bus và đi dây cáp

 Máy cắt và thiết bị phân phối

 Nguồn và thiết bị chiếu sáng và trung tâm điều khiển động cơ

 Chủng loại thiết bị chiếu sáng

 Cách thức lắp đặt

 Mức độ của sự bảo trì thiết bị điện

II.HIỆN ĐẠI HÓA KỸ THUẬT ĐIỆN

Có nhiều chỉ tiêu mới trong việc nâng cao hiệu quả hệ thống cung cấp điện từ hai thay đổi tương đối gần đây.Thay đổi thứ nhất là sự bắt đầu của việc thay đổi quy định tính hữu ích Sự phụ thuộc vào quan niệm cũ trong tính hữu ích của vấn đề cần được phân tích; sự bảo toàn năng lượng trong quá trình đo đạc và biện pháp kỹ thuật; và đơn giản hóa cấu trúc điện năng sẽ làm biến đổi một vài cấp trong thập kỷ tới Thay đổi thứ hai là điều hiển nhiên của người thiết kế sẽ có một loạt tác động mới tới thiết bị và hệ thống được thiết kế Nó là đại lượng hạn chế hiệu suất của người thao tác công trình điện;

bộ phận bảo trì; và bộ phận kỹ sư

Người thiết kế và người thi công công trình có thể áp dụng hiện đại hóa kỹ thuật điện trong việc xác định những thử thách mới Từ cấu trúc của bộ xử lý(cấu trúc nhỏ) cho tới thiết bị hệ thống cung cấp có cơ cấu khuếch đại là sự lựa chọn của người sử dụng và máy tính, cấp phát thông tin tự động hóa cho thông tin hệ thống (cả hai cổng dữ liệu và thông tin điều khiển và thiết bị điều khiển điện

Những kỹ thuật có thể nhóm lại là :

 Giám sát năng lượng

 Giao diện quản lý hệ thống công trình

 Điều khiển chiếu sáng

 Quản lý năng lượng một cách tự động

Có sự khác nhau của việc áp dụng hướng bảo vệ và lựa chọn của mỗi hệ thống và chúng

có thể được sát nhập vào thiết bị điện trong trong quátrình thiết kế

Trang 4

III.MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Khi thiết kế một hệ thống phân phối điện năng cần phải cân nhắc tới việc xác định khách hàng và thiết bị, người kỹ sư điện phải chú ý tới sự thay đổi của đường dẫn cho phù hợp nhất với những mục tiêu sau:

1).An toàn

Đây là mục tiêu hàng đầu trong việc thiết kế hệ thống điện mà sẽ không được xảy

ra những rủi ro về điện cho con người khi sử dụng thiết bị trong hệ thống điện Điều quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống là sự an toàn sẵn có của những người chịu trách nhiệm theo dõi và bảo trì thiết bị điện

Những mã quốc gia về điện (N.E.C) cùng với những mã địa phương cung cấp một lượng nhỏ những tiêu chuẩn và yêu cầu của bản vẽ thiết kế và bảo vệ, cách thức vẽ và chất liệu bản vẽ cùng với tổng hợp những thiết bị sử dụng là mục tiêu tổng hợp của việc lắp đặt hệ thống phân phối điện năng và các thiết bị

Một số yêu cầu của N.E.C bao gồm tất cả những phân cùng đặc biệt và người sử dụng các loại phương tiện đặc biệt cũng như phương tiện phục vụ sức khỏe, sự bố trí của

hệ thống, nhà hát.v.v và các thiết bị, hệ thống định vị trong các phương tiện Các thiết bị

và các chế độ đặc biệt trong các hệ thống khẩn cấp, các hệ thống dự phòng và các hệ thống liên lạc cũng được đề cập tới

Nó là trách nhiệm của người kỹ sư thiết kế cùng với sự đòi hỏi của tiêu chuẩn với yêu cầu của khách hàng, quá trình và phương pháp điều khiển Khi thiết kế một hệ thống với các bộ phận bảo vệ với điện năng dây pha và tận dụng được tính thích ứng với kết cấu các mạch bảo vệ mà có sự cắt điện chọn lọc khi bị quá tải hoặc hư hỏng mạch điện hoặc các thiết bị có khả năng tác động nhanh

2).Cực tiểu chi phí đầu tƣ

Ngân sách tổng của công trình là chỉ tiêu đầu tiên để đầu tư và thi công của hệ thống phân phối điện năng và việc sử dụng các thiết bị điện sẽ là một nhân tố chủ chốt trong việc xác định những biến đổi khác nhau của hệ thống thiết kế được lựa chọn

Khi có khó khăn về vốn đầu tư cho thiết bị điện, nên chú ý đến việc xác định chi phí thi công, diện tích bề mặt đòi hỏi và có thể bổ sung các yêu cầu về hệ thống làm lạnh vào chi phí dự tính ban đầu

3).Tính liên tục cung cấp điện

Mức độ liên tục cung cấp điện và độ an toàn sẽ phụ thuộc vào chủng loại và cách

sử dụng của thiết bị cũng như các tải hoặc cách thức cung cấp bởi hệ thống phân phối điện năng Ví dụ như; tòa nhà văn phòng thương mại nhỏ bị cắt điện trong một khoảng thời gian nhỏ , là một vài giờ, có thể chấp nhận được, ở những trung tâm thương mại lớn hoặc các xi nghiệp công nghiệp là một vài phút, có thể chấp nhận được Các thiết bị ở trong bệnh viện, nhiều tải tới hạn cho phép thời gian mất điện tối đa là 10 giây và các tải

đã biết trước, đối với các máy tính thời gian thất thoát nguồn điện không được phép vượt qua một vài chu trình làm việc của nó

Đặc trưng của tính liên tục cung cấp và độ an toàn có thể được gia tăng bởi: A)Sự cung cấp của nhiều nguồn điện năng hoặc sự bảo dưỡng; B) Sự cung cấp của hai đường dẫn song song cho tải chủ chốt; C) Điều kiện là nguồn điện của khách hàng phải được luân phiên cùng với máy phát điện hoặc phải được cung cấp liên tục bằng ắc quy thay cho nguồn cung cấp; D) Sự đòi hỏi chất lượng điện năng cao của thiết bị và dây dẫn; E) Sử dụng phương pháp lắp đặt tối ưu nhất

Trang 5

4).Tính mềm dẻo và khả năng mở rộng cao của hệ thống

Trong quá trình lao động sản xuất trong các nhà máy, các tải nhiệt sử dụng điện thì có chu kỳ làm việc được định trước hoặc phụ thuộc vào sự thay đổi trong hệ thống phân phối điện năng Việc chú ý bản vẽ và thiết kế của hệ thống phân phối điện năng phải cân nhắc đến sự phù hợp khi có những thay đổi Ví dụ như, điều kiện làm việc của các máy biến áp nhỏ hoặc các phụ tải quan trọng được liên kết với khu vực hoặc sự ghép nối tập trung máy móc để tạo nên tính mềm dẻo cho những lựa chọn trong tương lai khi có một máy biến áp lớn hơn; việc sử dụng các thiết bị được lựa chọn ghép vào thanh cái thay cho các đường dẫn và dây để có thể dễ dàng sửa chữa lại cách bố trí các thiết bị trong tương lai

Thêm vào đó phải chú ý đến sự mở rộng của các tòa nhà trong tương lai, yêu cầu gia tăng tương ứng của tải cộng với việc sử sụng các thiết bị khi thiết kế hệ thống phân phối điện năng.Trong nhiều trường hợp phải tính đến máy biến áp với sự gia tăng của điện dung hoặc hệ thống quạt làm lạnh phục vụ cho những phụ tải không được báo trước cũng như là việc dự trữ bổ sung cho các thiết bị bảo vệ hoặc là việc dự trữ bổ sung cho tương lai của thiết bị mong muốn.cũng cần phải cân nhắc tới sự gia tăng tương ứng điện dung của mạch hoặc số lượng gia tăng trong tương lai

5) Nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng(giảm chi phí vận hành)

Hiệu quả sử dụng điện năng có thể được tổng hợp tối đa khi thiết kế hệ thống đó

là giảm thiểu tổn thất công suất trong dây dẫn,máy biến áp và thiết bị được sử dụng.Bản thân cấp điện áp được lựa chọn là một thông số chủ chốt trong vấn đề này và sẽ được thảo luận sau Lựa chọn thiết bị, máy biến áp, có tổn thất khi vận hành thấp, ý nghĩa tổng quát của chi phí cao và điều kiện gia tăng của diện tích công trình; như vậy, ở đây phải chú ý tới sự cân bằng giữa lợi ích lựa chọn năng lượng của khách hàng với tổn thất máy biến áp hoặc các thiết bị ảnh hưởng tới dự toán chi phí ban đầu của khách hàng và chi phí

6) Giảm thiểu chi phí bảo dƣỡng

Thường được đáp ứng bởi quá trình thiết kế hệ thống điện và các thiết bị điện thông thường có sự liên đới giữa chi phí bảo dưỡng và lỗi của người vận hành Với các

hệ thống điện và các thiết bị sẽ trở nên phức tạp hơn khi cung cấp điện liên tục hoặc đòi hỏi độ mềm dẻo cao, chi phí bảo dưỡng và những chọn lựa sai của người vận hành sẽ làm phát sinh phí Các hệ thống nên được thiết kế với một mạch chuyển đổi từ thiết bị sử dụng điện (chu kì bảo dưỡng yêu cầu) thành thiết bị làm việc thiếu sự suy giảm bản chất của tải Thiết bị điện an toàn được sử dụng cùng với các bộ ngắt và bộ khởi động có thể làm giảm chi phí bảo dưỡng và tiết kiệm thời gian

7)Nâng cao chất lƣợng điện năng

Các chi tiêu điện năng đầu vào có sự đòi hỏi tất cả các thiết bị đang sử dụng có những lưu ý bao gồm khoảng làm việc của thiết bị có thể chấp nhận được và hệ thống phân phối điện năng sẽ được thiết kế theo những mặt cần thiết Ví dụ như: điện áp, dòng điện, công suất đầu vào đòi hỏi những yêu cầu gì ? Tính xem xét đến ảnh hưởng của tải

bị hư hỏng do sóng hài (bội số của chu kỳ làm việc cơ bản là 60 lần trên giây của sóng) hoặc có thể sinh ra sóng hài cũng được tính đến cùng với hiện tượng xuất hiện xung điện

áp

Trang 6

Mục tiêu cao hơn là sự tương quan trong những dạng sóng riêng lẻ Điều quan trọng nhất là làm tăng quy mô thiết kế hệ thống điện với chất lượng tốt nhất của thiết bị đến tính liên tục cung cấp điện, tính mềm dẻo của hệ thống và khả năng mở rộng của mạng, chất lượng điện năng, vốn đầu tư ban đầu và bảo dưỡng của hệ thống Cho nên,người thiết kế phải có sự cân nhắc kỹ dựa trên các chỉ tiêu của từng loại công trình, yêu cầu của tải, kinh nghiệm và yêu cầu của khách hàng

Tóm lại, việc đó có thể phát sinh , người kỹ sư sẽ không hoàn chỉnh được đầy đủ thông tin về sự thay đổi của tải khi thiết kế một hệ thống Người kỹ sư phải xử lý những thông tin về sự thay đổi của hệ thống dựa trên kinh nghiệm của bản thân anh ta với những vấn đề tương đương Tất nhiên, người kỹ sư mong muốn có nhiều thông tin rõ ràng liên quan đến tính năng, điều kiện và chỉ tiêu của thiết bị được sử dụng Anh ta nên biết về những tính năng đặc biệt của các tải đặc trưng hoặc cùng với các linh kiện, đại lượng của

hệ số tải riêng biệt và các linh kiện, điện áp định mức và tần số của thiết bị, vị trí vật lý cách ly với đất và cách ly với nguồn, tần suất và khả năng của sự dịch chuyển vị trí của tải được sử dụng và sự bổ sung của tải trong tương lai

Tiếp cận với những thông tin, kiến thức cơ bản của hệ thống phân phối điện năng

sẽ trang bị cho người kỹ sư hướng tới những bản thiết kế tốt nhất cho các tòa nhà đặc biệt

Trong phạm vi của cuốn sách này trình bày chi tiết về các tải dựa trên nhiều loại công trình khác nhau Giả thiết rằng người kỹ sư thiết kế đã tìm hiểu các dữ liệu cần thiết

về tải, tiếp theo sẽ trình bày một vài loại khác nhau của hệ thống phân phối điện năng được sử dụng ngày nay Sự trình bày cách tính toán dòng ngắn mạch, sự phối hợp, lựa chọn điện áp, độ sụt áp, bảo vệ nối đất, bảo vệ động cơ và các thiết bị bảo vệ đặc trưng hiện nay

IV.PHÂN LOẠI ĐIỆN ÁP

Tiêu chuẩn ANSI và IEEE định nghĩa rõ sự khác nhau trong việc phân loại điện

áp trong hệ thống hai pha và ba pha Các thuật ngữ được sử dụng để phân chia điện áp là:

 Điện áp thấp (hạ thế)

 Điện áp trung bình (trung thế)

 Điện áp cao (cao thế)

 Điện áp cực cao

 Điện áp siêu cao

Trong bảng A1 trình bày việc phân loại của hệ thống điện áp trung bình

Trang 7

Bảng A1-Tiêu chuẩn hệ thống trung thế và các dải điện áp

Loại Điện áp Hệ thống trung thế

Hệ thống này là loại hệ thống đầu tiên được vạch ra trong trang kế tiếp

Trong các trường hợp ở đây sự đa năng của điện áp cao tại các tòa nhà được sử dụng, người kỹ sư thiết kế hệ thống có sự lựa chọn chủng loại các hệ thống mà người kỹ

sư có thể sử dụng Ở đây trình bày bao gồm nhiều chủng loại cơ bản của hệ thông phân phối và biến thể trong thực tế của chúng

Trang 8

1)Hệ thống phát tuyến đơn

Thông thường hệ thống phát tuyến nhận điện năng tại các trạm biến áp hai pha thông dụng và các mức điện áp thấp đến mức độ sử dụng Trong các trường hợp, khách hàng tiếp nhận cung cấp từ hệ thống sơ cấp gồm một dao cách ly sơ cấp và máy biến áp thứ cấp điện áp thấp có bảng chuyển mạch hoặc cơ cấu đóng cắt, các thiết bị có thể được kết nối từ một máy cắt sơ cấp riêng biệt, máy biến áp riêng biệt và cơ cấu đóng cắt điện

áp thấp riêng biệt hoặc là các bộ chuyển mạch Các thiết bị có thể được kết nối trong khuôn của một ngõ ra định vị của máy biến áp với cơ cấu cắt bằng cầu chì bên trong sơ cấp và thứ cấp cung cấp một ngõ vào cho bộ chuyển mạch

Một phương án khác là sẽ có một tổ máy phụ tại trạm biến áp nơi mà có cầu chì đóng cắt phía sơ cấp, máy biến áp và cơ cấu đóng cắt thứ cấp hoặc bộ chuyển mạch được thiết kế và lắp đặt liện kết cùng với một cơ cấu đóng cắt

Trong hầu hết các trường hợp ở đây tính đa dụng riêng có của thiết bị sơ cấp, máy biến áp, được cung cấp bởi khách hàng tại điện áp sử dụng và các thiết bị phục vụ thích hợp cho một điện áp thấp, cho máy cắt phân phối hoặc bộ chuyển mạch

Các mạch cung cấp điện áp thấp chạy từ máy cắt hoặc bộ chuyển mạch hệ thống tới bảng phân phối nơi định vị trí các tải tương ứng như được trình bày trong hình 1

Dây nối đất được nối với máy cắt hoặc bộ chuyển mạch thông qua CB hoặc bộ bảo vệ quá dòng Giá trị nhỏ của dòng điện được sử dụng một cách tương đối trong phân phối điện năng cho tải từ máy cắt hoặc bộ chuyển mạch lắp ráp

Các tải được cung cấp từ một nguồn đơn, có đầy đủ ưu điểm của các loại tải khác nhau Kiểu của nó có thể giảm thiểu dung lượng của máy biến áp được lắp đặt Tuy nhiên, tính ổn định điện áp và hiệu quả của hệ thống này có thể ít hơn bởi vì dây dẫn điện

áp thấp và nguồn đơn Chi phí của mạch đi dây dẫn điện áp thấp và liên kết với các CB cao khi dây dẫn dài và phụ tải đỉnh nhỏ hơn 1000KVA

Một sự cố ở cuộn thứ cấp điện áp thấp hoặc trong nguồn máy biến áp sẽ ngắt tất

cả các tải Hệ thống có thể không khôi phục được cho tới khi có sự bảo dưỡng Một sự cố

ở dây dẫn mạch điện áp thấp sẽ cắt tất cả các tải được cung cấp bởi đường dây đó

Một điểm mới và được cải tiến từ quy định của hệ thống phân phối điện năng hệ thống phát tuyến đơn tại điện áp sơ cấp Điện áp được chia bậc xuống tới bậc sử dụng trong nhiều diện tích chịu tải trong các công trình đặc trưng thông qua cuộn thứ cấp máy biến áp của trạm biến áp Máy biến áp luôn luôn được kết nối liên đới với đường dây tải thông qua một CB, như được trình bày trong hình 1A Thứ cấp nối đất của trạm biến áp được kết hợp với thành phần ba pha, máy biến áp được lấp đầy bằng chất lỏng hoặc được giải nhiệt bằng gió, kết nối nguyên vẹn với cầu chì tự rơi phía sơ cấp, và máy cắt điện áp thấp hoặc bộ chuyển mạch với CB hoặc bộ ngắt mạch bằng cầu chì.các mạch được nối với tải từ trạm biến áp điện áp thấp

Nối đất máy biến áp được định vị trong một khu vực tải đặc trưng, nó phải có đủ dung lượng để truyền tải phụ tải đỉnh của khu vực đó Bởi vậy, nếu có sự hiện hành của nhiều tải khu vực, thì hệ thống mạch vòng sơ cấp cần được thay đổi cho dung lượng máy biến áp lớn hơn mẫu chuẩn của hệ thống mạch vòng sơ cấp Tuy nhiên, bởi vì điện năng được phân phối cho từng khu vực tải tại điện áp sơ cấp, tổn thất bị giảm, điện áp điều chỉnh được cải thiện, chi phí đường dây của mạch sẻ giảm mạnh, và CB điện áp thấp lớn trên đường dây được loại trừ.trong nhiều trường hợp khả năng cắt của CB tải bị giảm

Cải tiến mới này của hệ thống phát tuyến đơn sẽ làm giảm vốn đầu tư ban đầu ứng với mỗi loại hệ thống phân phối sơ cấp của các tòa nhà có phụ tải đỉnh dưới

Trang 9

1000KVA Một sự cố trên một mạch đường dây sơ cấp hoặc trong một máy biến áp sẽ gây ra sự cắt điện cho một khu vực tải thứ cấp bởi đường dây hoặc máy biến áp Trong các trường hợp khi một đường dẫn sơ cấp bị sự cố hoặc cắt điện một khu vực, khu vực đó

sẻ bị gián đoạn tất cả các tải cho tới khi sự cố được loại trừ

Giá trị suy giảm của máy biến áp trên đường dây sơ cấp bởi tổng hợp của các mạch dây sơ cấp sẽ được cải tạo bởi tính mềm dẻo và sự liên tục cung cấp điện của hệ thống này; cuối cùng sơ cấp sẽ có một cấp biến áp trên mạch đường dây Tất nhiện ở Việt Nam các hệ thống sẽ gia tăng nhưng sẽ giảm thiểu quy mô của một lần cắt điện từ một máy biến áp hoặc sự cố đường dây sơ cấp

Sơ cấp được kết nối từ thứ cấp trạm biến áp này tới thứ cấp trạm biến áp kế tiếp

có thể được làm bởi hai cực gắn dây được trình bày trên thiết bị đóng cắt sơ cấp trạm biến áp hoặc được làm với kết nối có thể tách rời trong kiểm tra hoặc mọi vị trí

Tùy thuộc vào công suất tải kết nối với mạch sơ cấp nối đất và nếu không có yêu cầu bảo vệ sự cố chạm đất cho đường dây sơ cấp và cho máy biến áp kết nối với đường dây hoặc thanh góp, để đóng cắt đường dây thanh góp sơ cấp có thể chọn cầu chì Nó sẽ làm giảm đáng kể chi phí, nhưng ngoài ra làm giảm cấp dây dẫn và thiết bị bảo vệ Vì thế một sự cố ngắn mạch hoặc xảy ra chế độ quá tải, thời gian tác động sẽ gia tăng đáng kể

và chí phí sẽ tăng tỉ lệ với số lần sự cố và cần phải thay thế cầu chì là nhược điểm điển hình Ngoài ra, nên sử dụng một cầu chì sơ cấp để ngắt mạch, khi tải thứ cấp có thể là tải một pha, động cơ điện áp thấp

Một cách khác để làm giảm chi phí là có thể loại bỏ hoàn toàn máy cắt đường dây

sơ cấp, và dùng một máy cắt thanh cái sơ cấp một pha hoặc dùng cầu chì bảo vệ cho mạch đường dây sơ cấp với tất cả các cuộn thứ cấp trạm biến áp được cấp từ mạch này Mạch hệ thống này có thể làm giảm tối đa vốn đầu tư thiết bị ban đầu nhưng độ an toàn của hệ thống có thể giảm mạnh khi có một sự cố một pha trong phạm vi của dây dẫn sơ cấp và sẽ là nguyên nhân mất điện cho toàn bộ tải của công trình

2)Hệ thống mạch vòng sơ cấp-hệ thống phát tuyến thứ cấp

Thành phần của hệ thống gồm một hoặc nhiều vòng sơ cấp với hai hoặc nhiều hơn các biến áp kết nối trên vòng.hệ thống này thì đặc biệt có ích khi mạng có những chức năng hữu ích được trình bày trong hình 2 Mạch vòng sơ cấp nối đất được điều khiển bởi dao cách ly phân đoạn mạch vòng được mở ra để ngăn cản sự vận hành song song của các nguồn.khi thứ cấp của máy biến áp được sử dụng, mỗi máy biến áp có một đôi (2 máy cắt tải với nhánh kết nối tải) máy cắt phân đoạn và cầu chì tải sơ cấp như được thể hiện trong hình 2A

Khi dùng bệ đỡ định vị khoanh vùng máy biến áp, chúng có sự xếp đặt với mạch vòng cung cấp được nhúng trong dầu để điều khiển dao cách ly phân đoạn và giảm dòng giới hạn cho cầu chì như được trình bày trong hình 2B bởi sự hoạt động tương ứng của các máy cắt phân đoạn Nó có thể ngắt điện nhiều bộ phận của dây dẫn mạch vòng từ phần còn lại của hệ thống Tóm lại, do máy cắt sơ cấp máy biến áp mở (hoặc sự loại bỏ tải bởi cầu chì tự rơi đặt trên bệ đỡ định vị máy biến áp) Nó có thể ngắt kết nố máy biến

áp ra khỏi mạch vòng

Sơ đồ có một khóa liên động khi bình thường sẽ làm cho người ta không đóng tất

cả các phân đoạn trong mạch vòng Mỗi dao cách ly phân đoạn mạch vòng sơ cấp và máy cắt đường dây của mạch vòng sẽ được ăn khớp với nhau khi đồng thời ngắt chúng đòi hỏi một cái khóa ( giúp đỡ cố định bộ chuyển mạch hoặc ngắt mạch khi mạch hở) và mỗi một

Hệ thống này trong hình 2 nằm ngoài phạm vi giảm chi phí trang thiết bị của hình

1, nhưng thông thường độ an toàn giảm và sự phục hồi cung cấp nhanh khi 1) một sự cố cắt điện thiết thực xảy ra, 2)xảy ra một sự cố trên đường dây sơ cấp hoặc 3) xảy ra một sự

cố ở máy biến áp hoặc sự cố quá tải

Nên để sự cố cắt điện xẩy ra trên một dây, máy cắt thanh cái sơ cấp liên đới có thể

mở và khi đó máy cắt liên kết sẽ được đóng bằng tay hoặc thông qua một sơ đồ đọc và ghi tự động

Khi xuất hiện một sự cố ở đường dây sơ cấp, máy cắt liên kết mạch vòng và đường dây sẽ mở và làm gián đoạn sự cung cấp cho tất cả các tải cho tới khi máy cắt tải mạch vòng sơ cấp được mở bình thường (một phần đặc trưng của tải) Các bộ phận giới hạn của cáp sơ cấp sẽ bị sự cố, khi dao cách ly phân đoạn mạch vòng ở trên đường nối đất của sự cố dây dẫn có thể mở, dao cách ly phân đoạn mạch vòng sẽ bị hở một phần khi đóng lại và việc cung cấp sẽ được khôi phục lại cho tất cả sơ cấp trạm biến áp cho tới khi chỗ dây dẫn bị sự cố được thay thế Nếu xảy ra sự cố ngắn mạch trong một chiều của dây dẫn trên nhánh tải của một máy cắt nhánh mạch vòng, máy cắt nhánh mạch vòng có thể

mở lại trước khi tác động và dao cách ly phân đoạn mạch vòng các nhánh tải kế tiếp sẽ được mở ra bình thường khi dây dẫn sự cố đã được cách ly và loại trừ Chú thích dưới dây dẫn này, tất cả thứ cấp máy biến áp có thể được cung cấp thông qua máy cắt đường dây mạch vòng, và tất cả dây dẫn xung quanh mạch vòng nên có kích thước tải được nguyên vẹn các tải của mạch vòng Việc tăng số lượng của mạch vòng sơ cấp (hai mạch vòng như trong hình 2) sẽ làm giảm phạm vi cắt điện từ sự cố dây dẫn, nhưng sẽ làm gia tăng vốn đầu tư cho hệ thống

Trang 11

Khi một máy biến áp bị sự cố hoặc xuất hiện sự quá tải, cầu chì sơ cấp máy biến

áp sẽ ngắt mạch, và khi đó máy cắt sơ cấp máy biến áp sẽ được mở bình thường, tách rời máy biến áp khỏi mạch vòng, và tất cả các tải còn lại ở thứ cấp trạm biến áp không bị ảnh hưởng

Một hệ thống mạch vòng sơ cấp chuẩn thì có một máy cắt cho một pha của đường dây sơ cấp kết nối cùng với hai dao cách ly đường dây mạch vòng mà trong chỗ ngoặc cung cấp cho mạch vòng như trong hình 2C Hệ thống này đạt chuẩn vì mạch vòng có thể

mở khi bình thường với một dao cách ly phân đoạn mạch vòng mở được mô tả bên trên hoặc với tất cả dao cách ly phân đoạn mạch vòng đóng Nếu xảy ra sự cố trong hệ thống mạch vòng sơ cấp tiêu chuẩn, máy cắt đơn đường dây và mạch vòng sẽ nhả, và tải thứ cấp sẽ mất cho tới khi dây dẫn bị sự cố được tìm thấy và loại trừ khỏi mạch vòng bởi dao cách ly phân đoạn mạch vòng tương ứng mở ra và sau đó máy cắt tự động đóng lại

3).Hệ thống chọn lọc sơ cấp-hệ thống phát tuyến thứ cấp

Chọn lọc sơ cấp-phát tuyến thứ cấp, được trình bày trong hình 3 Sự khác biệt từ

sự mô tả vừa qua của nó là sử dụng ít nhất hai mạch đường dây sơ cấp trong mặt bằng chịu tải Nó được thiết kế sao cho khi một mạch sơ cấp không có khả năng cung cấp, đường dây còn lại hoặc đường dây có khả năng tải đủ dung lượng cung cấp cho toàn bộ tải Một phần máy biến áp của hai đường dây khi bình thường sẽ được kết nối với đất Khi có một sự cố xảy ra ở trên một đường dây sơ cấp, phần còn lại của tải trong tòa nhà

sẽ bị giảm

Hai cầu chì tự rơi được trình bày như trong hình 3 và một bộ phận trong hình 3A

là sự lựa chọn bình thường của hệ thống này Thành phần đôi cầu chì tự rơi nối đất của 2 máy cắt tải 3 cực dao cách ly đất đặt trong kết cấu riêng biệt, được kết nối bởi đường

Trang 12

truyền chính ở bên tải Điển hình là máy cắt tải được đóng gần nhất qua máy biến áp bao gồm: một bộ cầu chì Máy khóa liên động lắp ráp cùng với dao cách ly cả hai có thể không đóng trong một vài trường hợp (ngăn cản sự vận hành song song) và khóa liên động cấu tạo từ dao cách ly hoặc bộ cầu chì không thể đạt được trừ khi dao cách ly mở

Một sự biến đổi khi bố trí dao cách ly đôi, một máy cắt lựa chọn không tải liên khóa cơ khí với một tải máy cắt cầu chì dao cách ly có thể được dùng như trong hình 3B, máy cắt không tải là lựa chọn vật lý ở phía sau của tải máy cắt cầu chì dao cách ly Như vậy đòi hỏi duy nhất một kết cấu và một chi phí thấp và diện tích mặt bằng tiết kiệm hơn hai lần diện tích bố trí Máy cắt không tải có một khóa liên động cơ khí ngăn cản nó tác động trừ khi máy cắt tải mở Nhược điểm chính của dao cách ly lựa chọn là dây dẫn từ cả hai mạch sẽ không cho phép tiết kiệm kết cấu Ý nghĩa lớn nhất của hạn chế này là dây cáp nếu hai giá treo được lắp đặt như trong hình 3 và nên có sự chuyển đổi khi có một

sự cố ở dây dẫn sơ cấp cả hai đường dây có thể được ngắt nguồn bởi sự thay đổi của sự

cố đường dây

Trong hình 3 khi xảy ra sự cố ở trên một đường dây sơ cấp thì máy cắt được ghép với đường dây mở, và máy biến áp bình thường cung cấp cho đường dây sự cố sẽ ngừng cung cấp Điều khiển bằng tay khi dao cách ly sơ cấp nối đất có sự cố pha phải mở và sau

đó dao cách ly sơ cấp luân chuyển và có thể đóng kết nối máy biến áp với đường dây còn lại, như thế có thể phục hồi sự cung cấp cho tất cả các tải Chú ý rằng nối đất của dây dẫn trong mạch sơ cấp của đường dây A1 và B1 phải có kích cỡ sao cho tải tổng các tải bình thường kết nối với A1 và B1 Việc định tỷ lệ đồng dạng của đường dây A2 và B2.v v là yêu cầu nếu xảy ra sự cố trong một máy biến áp, cầu chì sơ cấp được ghép liên đới sẽ ngắt và ngừng cấp điện cho khu vực tải được cung cấp bởi máy biến áp đó Khu vực này không thể khôi phục sự cấp điện như bình thường bởi sự cố máy biến áp cho tới khi máy biến áp được sửa chữa hoặc thay thế

Trang 13

Chi phí của hệ thống sơ cấp lựa chọn-phát tuyến thứ cấp thì lớn hơn chi phí của mạng mạch vòng sơ cấp của hình 1 bởi vì chi phí cho tổng các máy cắt thanh cái sơ cấp, máy cắt liên đới, hai nguồn, sự tăng lên về số lượng của máy cắt đường dây, sử dụng của việc ghép đôi hai sơ cấp hoặc dao cách ly lựa chọn, và sự đòi hỏi dây cáp đường dây sơ cấp lớn hơn.ích lợi được suy ra từ sự suy giảm giá trị của tải khi một đường dây sơ cấp

bị sự cố, sự phục hồi nhanh của khu vực tất cả hoặc một phần tải, có thể có khoảng cách lớn hơn về chi phi đầu tư Có hai nguồn cấp phát khi ở chế độ bình thường hoặc chuyển đổi tự động của hai máy cắt thanh cái sơ cấp và máy cắt liên kết nên có một nguồn không

sử dụng Hệ thống lựa chọn sơ cấp -mạch vòng thứ cấp, tuy nhiên có thể giảm thiểu chi phí hoặc giảm chi phí lớn hơn một hệ thống mạch vòng sơ cấp-phát tuyến thứ cấp của hình 2 tùy theo vị trí vật lý của máy biến áp khoảng thời gian có thể so sánh được sẽ giảm xuống và độ an toàn Chi phí đầu tư của dây dẫn cho hai loại hệ thống có thể lớn phụ thuộc vào sự định vị của máy biến áp và tải trong công trình và lớn hơn hiệu số chi phí thiết bị dao cách ly sơ cấp giữa hai hệ thống

4) Hệ thống hai nguồn sơ cấp-chọn lọc thứ cấp

Hệ thống này sử dụng nguyên lý nhân đôi nguồn từ cung cấp điện năng điểm tận dụng hai máy cắt thanh cái sơ cấp và một máy cắt liên đới sơ cấp.hai máy cắt thanh cái sơ cấp và máy cắt liên đới sơ cấp có thể hoạt động bình thường hoặc được ăn khớp với nhau

về điện để ngăn cản việc đóng tất cả 3 cái trong cùng một thời gian và việc nối song song của nguồn Trong lúc tổn thất điện áp trên một nguồn, chuyển đổi bằng tay hoặc tự động chuyển đổi luân phiên các nguồn có thể được sử dụng để khôi phục lại tất cả các tải sơ cấp

Thứ cấp nối đất máy biến áp được bố trí điển hình là trạm biến áp hai nguồn như trong hình 4 Hai máy cắt thanh cái sơ cấp và máy cắt liên đới thứ cấp của trạm biến áp nối đất lại được liên kết bằng cơ học hoặc bằng khóa liên kết để ngăn cản sự làm việc đồng thời Trong lúc có sự tổn thất điện áp của nguồn thứ cấp trên một nhánh của bộ chuyển đổi bằng tay hoặc tự động có thể được sử dụng chuyển đổi các tải trên nhánh đó Như vậy sẽ khôi phục cung cấp điện cho toàn bộ các tải

Sự bố trí này cho phép sự phục hồi nhanh sự cung cấp cho tất cả tải khi một đường dây sơ cấp hoặc một máy biến áp xảy ra sự cố làm mở thanh cái thứ cấp ghép liên kết và đóng máy cắt thứ cấp ghép liên kết Nếu sự tổn thất của điện áp thứ cấp xuất hiện bởi sự cố trên một đường dây sơ cấp với máy cắt đường dây sơ cấp ghép liên đới mở ra, khi đó tất cả các tải thứ cấp được cung cấp bình thường bởi đường dây bị sự cố có thể được chuyển đổi ngược sang đường dây thứ cấp Để làm được điều này kích thước dây dẫn đường dây sơ cấp phải tải được tải trên cả hai nhánh của tất cả các đường dây thứ cấp Nó cung cấp dưới chuyển đổi thứ cấp dự phòng.nếu có sự tổn thất điện áp đáng kể khi có sự hư hỏng của một trong các máy biến áp trong trạm biến áp nhiều nguồn, khi đó cầu chì sơ cấp mắc liên kết sẽ cắt máy biến áp bị hỏng ra khỏi lưới cung cấp, và sau đó các tải thứ cấp lúc bình thường được cung cấp bởi máy biến áp bị sự cố có thể được chuyển đổi sang một máy biến áp khác

Trang 14

Nơi đặt dây dẫn dự phòng,trong máy biến áp cung cấp của trạm biến áp hai nguồn

có thể có dung lượng cung cấp đủ cho các tải của cả hai nhánh của máy cắt liên đới Vì nguyên nhân này mà máy biến áp được sử dụng trong ứng dụng này có công suất định mức bằng với nhánh nối đất của trạm biến áp hai nguồn và sự vận hành bình thường của tải lớn nhất trong máy biến áp nối đất điển hình là 2/3 công suất định mức.điển hình của loại máy biến áp này là lắp đặt với cơ cấu làm lạnh bằng gió nhiệt độ bình thường sẽ thấp hơn dây dẫn dự phòng Chúng có thể tải lượng lớn các tải trong thời gian kéo dài trên cả hai nhánh của máy cắt liên kết thứ cấp Bởi vì sự dự trữ dung lượng của máy biến áp, mà điện áp cung cấp có thể được điều chỉnh bởi hệ thống trạm biến áp hai nguồn khi dây dẫn làm việc bình thường thì tốt hơn các hệ thống trình bày trước đây

Sự bố trí của trạm biến áp hai nguồn điện áp có thể sử dụng trong việc liên kết nhiều hệ thống cung cấp đã thảo luận bao gồm hai nguồn sơ cấp Mặc dù không được khuyến cáo, nếu được thừa nhận tính hữu ích, sự chuyển đổi tức thời của tải khi phục hồi nguồn có thể được đóng chuyển tiếp (hệ thống khóa an toàn đối song song có thể bị phá hủy) cho sơ cấp hoặc hệ thống thứ cấp Ở chế độ này, tất cả các thiết bị sẽ bị gián đoạn và giá trị tức thời định mức thích ứng với giá trị dòng sự cố từ cả hai nguồn

Trạm biến áp hai nguồn được trang bị cho hệ thống có sự chú ý tới sự cố chạm đất đặc biệt trung tính nối đất máy biến áp và khi vận hành thiết bị nên quan sát “nối đất và bảo vệ sự cố chạm đất” Ở nơi có hai trạm biến áp một cấp được kết nối cùng với dây dẫn liên kết bên ngoài, nó được giới thiệu cùng với một máy cắt liên kết được trang bị tại điểm nối đất của dây dẫn liên kết

5)Hệ thống kết nối điểm đơn

Hệ thống kết nối thứ cấp là hệ thống được sử dụng trong nhiều năm để phân phối điện năng có mật độ cao, khu buôn bán kinh doanh của các thành phố, luôn luôn hình thành đường dây đa năng Biến thể của hệ thống loại này được áp dụng cung cấp cho tải

ở các tòa nhà

Ưu điểm cơ bản của hệ thống kết nối thứ cấp là tính liên tục cung cấp điện, không

có sự cố đơn ở bất kỳ nơi đâu trên sơ cấp hệ thống sẽ làm gián đoạn cung cấp cho các hệ thống tải Phần nhiều các sự cố chỉ gây gián đoạn cung cấp cho một vài tải Một ưu điểm khác đáng chú ý được đưa ra là sự chuyển dịch mềm dẻo của hệ thống kết nối và dây dẫn nối đất tải sẽ làm giảm chi phí và giảm thiểu sự gián đoạn cung cấp cho tải trong kết nối

Bổ sung cho sự mềm dẻo và liên tục cung cấp, hệ thống kết nối thứ cấp cung cấp đều đặn

Trang 15

và điều tiết điện áp tốt, và nó nâng cao hiệu quả của vật liệu làm giảm chi phí tổn hao của

hệ thống

Điểm cơ bản thứ 3 là hiệu số giữa hệ thống kết nối và hệ thống phát tuyến sơ cấp

là ưu điểm nổi bật của kết nối Thứ nhất, một dây dẫn sẽ kết nối từ bộ phận bảo vệ kết nối đến đầu dây ra thứ cấp trên bề mặt của máy biến áp kết nối, hoặc bổ sung từ máy cắt thanh cái thứ cấp, như được trình bày trong hình 5 Ngoài ra, các thứ cấp của máy biến áp trong chuẩn đang xét sẽ được kết nối với nhau bởi thiết bị đóng cắt hoặc một đường dây

từ các tải là máy chủ của mạch phát tuyến đường dây Tóm lại, cung cấp sơ cấp có đủ dung lượng cho tổng trọn vẹn các tải trong tòa nhà nếu có quá tải khi một vài đường dây

sơ cấp không cung cấp

Một dây dẫn kết nối được thiết kế đặc biệt cùng với một máy cắt khí nén có công suất cao, tác động đóng lại với cơ cấu chịu tải của động cơ điện hoặc cơ cấu khởi động của động cơ, với một kết nối rơle điều khiển tình trạng bảo vệ (nhả hoặc đóng) Kết nối rơle luôn luôn là một bộ xử lý bán dẫn dựa trên các bộ phận đã được tích hợp trong vỏ bảo vệ các mà đặc trưng cho sự tự động đóng của bộ phận bảo vệ khi máy biến áp ghép liên kết ở chế độ cung cấp nguồn điện áp cho tải kết nối thứ cấp và tự động mở bộ phận bảo vệ khi luồng công suất từ thứ cấp tới máy biến áp kết nối Mục đích của bộ phận bảo

vệ kết nối là bảo vệ tính nhất quán điện áp của đường kết nối và phục vụ tải từ máy biến

áp dự phòng và sự cố đường dây sơ cấp bởi sự ngắt kết nối nhanh tránh hư hỏng đường dây máy biến áp đôi từ kết nối khi xảy ra sự nạp lại

Hệ thống kết nối đơn giống với hệ thống thứ cấp phát tuyến chọn lọc ở chỗ các tải được cung cấp từ hai nguồn trở lên hoặc các đường dây sơ cấp trông qua hai hoặc nhiều hơn hai máy biến áp Trong hệ thông kết nối, máy biến áp kết nối thông qua bộ phận bảo vệ kết nối tới một đường dây chính duy nhất, như được trình bày trong hình 5

từ cái đó tải được cung cấp.các máy biến áp được kết nối đồng thời, một đường dây sơ cấp hoặc một máy biến áp bị sự cố cũng không gây ra sự gián đoạn cung cấp cho tải.máy biến áp đồng thời cung cấp cho tất cả các đường tải sẻ chịu được dòng tải khi bình thường ,dòng tải này bằng dòng tải của máy biến áp riêng cung cấp cho một trạm biến áp trong hệ thống thứ cấp phát tuyến chọn lọc là khó đạt được Nhiệm vụ đóng cắt được đặt lên máy cắt đi ra đường dây trong kết nối sẻ lớn hơn với hệ thống kết nối điểm đơn

Kích thước và giá trị tối ưu của đường dây sơ cấp có thể sử dụng trong mạng kết nối điểm đơn bởi vì sự tổn thất trên các đường dây sơ cấp và trên máy biến áp liên kết sẽ không bằng sự tổn thất trên các tải trong một thời điểm tức thời.thông tường người ta không quan tâm tới dung lượng dự trữ cung cấp trong hệ thống kết nối, để tiết kiệm chi

Trang 16

phí dao cách ly sơ cấp và dao cách ly thứ cấp thường được so sánh tính hiệu quả với hệ thống phát tuyến trong khi thiết kế với dung lượng dự trữ như nhau.cái này xuất hiện trong hệ thống phát tuyến bởi vì đường dây lớn hơn thường được sử dụng trong việc làm giảm độ lớn của việc cắt điện khi xảy ra sự cố ở sơ cấp

Trong kết nối đơn, khi xuất hiện một sự cố trên đường dây sơ cấp hoặc trong một máy biến áp, sự cố được cách ly khởi hệ thống thông qua bộ tác động tự động của máy cắt đường dây sơ cấp và của bộ bảo vệ kết nối mắc lên kết với mạch sơ cấp Tính năng này sẽ làm cho không gián đoạn cung cấp cho bất cứ tải nào Trước hết cần thiết cho sự phục hồi, hệ thống có thể khôi phục lại bình thường chế độ vận hành bởi việc đóng máy cắt đường dây sơ cấp Tất cả bộ bảo vệ kết nối được liên đới với đường dây sẽ tự động đóng lại

Mục đích chính của việc đường trục kết nối liên kết được đóng lại bình thường là việc cung cấp phân chia cho tải và một sự điều chỉnh của mạch tải cho cung cấp sơ cấp

và máy biến áp bất chấp chế độ của thiết bị sơ cấp.ngoài ra, cung cấp liên đới là nột biện pháp để cô lập và phân đoạn sự cố nối đất trong phạm vi của dao cách ly đường kết nối chính, bằng cách ấy sẻ tiết kiệm được một phần tải khỏi việc ngừng cung cấp, để diễn ra hoạt động hiệu chỉnh lại một phần sự cố

Việc sử dụng hệ thống kết nối đơn cung cấp cho khách hàng với nhiều ưu điểm Thứ nhất, họ sẽ tiết kiệm được dung lượng máy biến áp.kết nối đơn cho phép máy biến

áp chạy đủ tải dưới mọi chế độ Ngoài ra, hệ thống kết nối giảm hiệu suất tổn hao và cải thiện lớn về chế độ điện áp Sự điều chỉnh điện áp trong hệ thống kết nối gồm cả chiếu sáng và công suất sẽ được đáp ứng từ việc tiết kiệm đường tải chính.nhiều động cơ lớn có thể khởi động cùng lúc hơn hện thống phát tuyến đơn Nó sẽ đạt hiệu quả với động cơ điều khiển rút gọn và cho phép sử dụng tương đối nhiều các động cơ điện áp thấp với thí nghiệm điều khiển.cuối cùng, hệ thống kết nối cung cấp một mức độ lớn hơn về tính mềm dẻo của hệ thống cho tất cả các tải trong tương lai; chúng có thể được kết nối với đường dây chính kết nối điểm

Hệ thống kết nối điểm là biện pháp tiết kiệm của các tòa nhà cái mà có mật độ tải cao nằm trong một khu vực nhỏ, với một khoảng đáng phải cân nhắc giữa hai khu vực, và tải chiếu sáng trong khoảng phân chia mật độ tải Chúng thường được sử dụng trong các bệnh viện,tòa cao ốc văn phòng, và các tòa nhà cơ quan nơi mà có yêu cầu cao về sự tin cậy cung cấp điện là yêu cầu từ sự đa nguồn Các thiết bị phát sinh thì không được khuyến cáo sử dụng trong kết nối trừ khi bộ phận bảo vệ bình thường được mở và các nguồn hoàn toàn không kết nối và được cách ly khỏi nguồn máy phát dự phòng Hệ thống kết nối điểm tiết kiệm nhất ở ba hay nhiều hơn đường dây sơ cấp khả dụng Nó chủ yếu cung cấp cho đường tải chính thông qua ba hoặc hơn các máy biến áp và sự giảm cáp dự trữ và dung lượng máy biến áp dự trữ Chúng cũng tiết kiệm khi so sánh với trạm biến áp

mà máy biến áp cấp nguồn đôi với máy cắt liên kết mở khi bình thường

6)Thiết kế hệ thống phân phối trung áp

Trang 17

Khi bình thường máy phát điện không sử dụng lượng cung cấp cho toàn bộ các tải Hệ thống được trang bị chuyển tiếp một cách đùng đắn với việc thả rơi tải, tự động điều khiển điện áp tần số có thể duy trì một phần hoạt động của hệ thống Chú ý rằng sự

bổ sung của máy cắt là điều cần thiết cho sự đóng cắt của thanh dẫn chính

b)Thanh dẫn đơn với hai nguồn vạn năng , hình 6B

Cũng như thanh dẫn đơn, không kể đến hai nguồn vạn năng sẵn có Hệ thống này được điều khiển bình thường với máy cắt thanh cái cho một nguồn mở Vào lúc có sự tổn thất trong điều kiện vận hành bình thường thì bộ chuyển đổi máy cắt dự phòng thường hở

có thể đóng tự động hoặc bằng tay Bộ tự động chuyển đổi được ưu tiên nhất là sự hồi phục vận hành nhanh trong trạm tự động

Việc chuyển lại chế độ bình thường có thể được đóng đối tượng chuyển đổi với sự chấp nhận của nguồn đa năng Việc đóng các bộ chuyển đổi tức thời (5-10 chu kỳ làm việc) song song cả hai nguồn đa năng Thận trọng khi đóng đồng thời song song hai nguồn, dòng điện sự cố tức thời trong đường tải của thanh cái là tổng của các dòng điện

sự cố tức thời từ sự đóng góp của nguồn và sự cố động cơ Nó sẽ dẫn đến hiện tượng ngắn mạch đặc trưng của thanh cái, máy cắt đường dây và tất cả các thiết bị tải định mức của sự gia tăng giá trị dòng sự cố Nếu nguồn đòi hỏi mở bộ chuyển tiếp, sự ngắt mạch của động cơ từ thanh cái có thể được bảo đảm bởi phương pháp thời gian trễ thích ứng trong sự đóng lại cùng với sự giám sát của điện áp thanh dẫn và của pha với sự thận trọng với điện áp nguồn

Sơ đồ thanh cái này không ngăn ngừa được việc sử dụng đồng thời nhưng đòi hỏi phải sử dụng với thiết bị tự động đồng bộ hóa tối tân và kiểm tra điều khiển đồng bộ, bổ sung thêm việc sa thải tải được nói đến vừa qua, điều khiển tần số và điện áp tự động

Sơ đồ này đắt hơn so với sơ đồ trong hình 6A, nhưng sự phục hồi cung cấp nhanh hơn Ngoài ra, sự mất nguồn là kết quả của sự mất điện cho đến khi chuyển mạch hoạt động Việc đòi hỏi phải mở rộng thanh dẫn chính hoặc bổ sung thêm máy cắt cho việc đóng cắt thanh dẫn chính

Nếu việc nối song song của các nguồn, làm đảo chiều dòng điện, làm đảo chiều công suất, và bộ phận bảo vệ rơle tương ứng với yêu cầu hữu ích

Trang 18

c)Đa nguồn với máy cắt liên kết, hình 6C và 6D

Sơ đồ này thì đồng dạng với sơ đồ B Nó khác biệt đáng kể là khi bình thường toàn bộ tải được hợp nhất với nguồn đôi bởi một máy cắt liên kết thường mở Khi mất điện hệ thống tải từ mất điện từ lưới tối đa là một nửa hệ thống Việc đóng vào của máy cắt liên kết có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động Các cách thức chuyển đổi của sơ đồ B cũng được áp dụng cho sơ đồ này

Nếu hệ thống phân phối mạch vòng hoặc hệ thống sơ cấp chọn lọc được sử dụng cho tải, các thanh cái chính có thể được mởi rộng nếu thiếu sự đóng ngắt bởi đóng máy cắt liên kết và bộ chuyển đổi tải trên thanh cái

Hệ thống này thì đắt hơn hệ thống trong hình B Hệ thống này tối thiểu phải có hai thanh dẫn chính Một ưu điểm khác là nếu các thanh dẫn chính được đấu song song sẵn, thì nó không gia tăng dòng ngắt mạch điện dung của máy cắt mạch là yêu cầu của các thanh dẫn chính là tổng cung cấp tức thời cho thanh dẫn chính bởi dao cách ly

Trong hình 6D, việc đóng một máy cắt liên kết kế tiếp mở một máy cắt thanh cái

có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động Tuy nhiên từ một đường dẫn chính có thể được cung cấp bởi hai máy cắt liên kết và điều khiển sơ đồ nên được thiết kế sao cho có

 Tổng hợp

Các sơ đồ trong hình căn cứ trên việc sử dụng dao cách ly bọc thép trung áp.sự liên tục cung cấp đòi hởi từ hệ thống điện dẫn đến việc sử dụng hệ thống nguồn đơn là không thực tế

Trang 19

Trong thiết kế của hệ thống trung áp hiện đại người kỹ sư nên:

1) Thiết kế hệ thống đơn nếu có thể

2) Cần phải giảm thiểu sự mất điện đến mức nhỏ nhất một phần của hệ thống nếu

có thể

3) Biện pháp cung cấp cho sự mở rộng của hệ thống

4) Hệ thống rơle tác động sự cố phải được phục hồi cung cấp và phải giảm mất

độ hư hỏng của nó với độ chọn lọc

5) Định rõ và áp dụng tất cả thiết bị trong vòng chỉ tiêu định mức ban bố và các chỉ tiêu thuộc về quốc gia cho các thiết bị và việc thi công nó

B.Phân tích hệ thống

I Phân Tích

Một chú ý cơ bản trong thiết kế của một hệ thống phân phối là đảm bảo rằng nó cung cấp đầy đủ các yêu cầu đặc trưng của các loại tải khác nhau Nó bao gồm các loại tải ở điều kiện bình thường và điều kiện bất thường, phạm vị của thiết kế bảo vệ cho thiết

bị cung cấp và thiết bị máy móc của hệ thống trong việc ngừng cung cấp làm giảm thiểu mật độ với lợi ích cao về kinh tế và bản thiết kế cơ khí

Dưới điều kiện bình thường, các chỉ tiêu kỹ thuất quan trọng bao gồm sự biến dạng điện áp, tổn hao, dòng tải, tác động của khởi động động cơ, sự liên tục cung cấp và

độ an toàn Vấn đề cơ bản cần chú ý ở điều kiện sự cố là thiết bị bảo vệ, cách ly sự cố và

sự liên tục cung cấp Sau khi lập kế hoạch sơ bộ, trước hết phải lựa chọn thiết bị phân phối, một vài hệ thống cung cấp nên được phân tích và đánh giá bao gồm hai chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Giai đoạn tiếp theo nếu loại hệ thống hoặc mức độ tính phức tạp, nó

có thể thích hợp cung cấp một cách toàn diện các đặc điểm của hệ thống dưới điều kiện bình thường và bất thường hay không

Các chương trình máy tính cơ bản cần học dùng cho việc thiết kế hệ thống bao gồm:

Tính toán dòng điện sự cố ngắn mạch ba pha và pha với đất và trở kháng hệ thống

Tính toán công suất bất đối xứng dòng điện sự cố dựa trên X/R độ

Phối hợp các thiết bị bảo vệ-xác định chỉ số và mức điều chỉnh của trị số trung bình điện áp bảo vệ của rơ le và cầu chì, và sự phối hợp lựa chọn điện áp thấp của máy cắt và cầu chì

Dòng tải mô phỏng điều kiện tải làm việc bình thường của điện áp hệ thống, hệ số công suất, pha và tải máy biến áp

Khởi động động cơ-xác định điện áp hệ thống và momen xoắn động cơ khi động

bị sự cố, hoặc giữa nó và mọi thanh dẫn chính lân cận, hoặc giữa nó với một và hai thanh dẫn liên kết, hoặc dòng điện trong tất cả các pha hoặc nguồn trong hệ thống.kết quả của việc tính toán cho phép có một cái nhìn lạc quan về việc cung cấp cho tải một cách đúng đắn trong việc áp dụng các thiết bị phân phối với việc tính toán các giưới hạn

Trang 20

II.KHÁI QUÁT-DÒNG NGẮN MẠCH

Tổng giá trị dòng ngắn mạch trong sự cố ngắn mạch được xác định bởi dung lượng của điện áp nguồn hệ thống và trở kháng của hệ thống, bao gồm cả sự cố Thành phần điện áp nguồn là tổng nguồn cung cấp năng lượng (mạch đường dây hoặc máy phát tại chỗ) cho tất cả máy chuyển động quay kết nối với hệ thống tại thời điểm xẩy ra sự cố

Sự cố có thể không tạo hồ quang hoặc sự cố tia sét Trong một sự cố phóng hồ quang, một phần của điện áp mạch được sử dụng trong sự cố và tổng dòng điện đến mức độ nào

đó sẽ nhỏ hơn sự cố tia sét, sau cùng là chế độ xấu nhất của giá trị tìm được trong cách

tính sự cố

Về cơ bản, dòng điện sự cố ngắn mạch được xác định bởi định luật Ohm trừ khi trở kháng không phải là hằng số mà bao hàm một vài thành phần điện kháng trong hệ thống Ảnh hưởng của điện kháng trong một hệ thống là nguyên nhân gây ra dòng điện ban đầu cao trong hệ thống và sau đó suy giảm theo hướng giá trị ổn định (định luật Ohm) Thành phần dòng điện sự cố của một hàm mũ giảm thành phần dòng điện một chiều được xếp chồng trong lúc giảm sút của dòng xoay chiều Sự suy giảm của thành phần DC và AC tùy thuộc vào mức độ của điện kháng điện trở (X,R) trong mạch Nếu nó

có mức độ cao, khi khoảng cách xa dòng điện còn lại sẽ cao hơn so với giá trị ổn định

mà nó có thể đạt được cuối cùng

Tổng của dòng điện sự cố là không đối xứng đặc biệt nói về trục thời gian bởi vì

sự ảnh hưởng của thành phần dòng điện một chiều, do đó gọi nó là dòng điện bất đối xứng.thành phần DC phụ thuộc vào điểm trên dạng song điện áp tại nới sự cố bắt đầu

Xem bảng A2 cho chỉ số nhân là liên hệ giữa giá trị bất đối xứng hiệu dụng và giá trị đối xứng hiệu dụng của tổng dòng điện và giữa biên độ giá trị bất đối xứng và đối xứng của tổng dòng

Thành phần AC không phải là hằng số nếu máy hoạt động quay được kết nối với

hệ thống bởi vì trở kháng của thiết bị này không phải là hằng số Sự biến thiên nhanh của trở kháng động cơ và máy phát là dựa vào 3 chỉ tiêu sau:

Trang 21

Điện kháng cận quá độ (Xd”)

Tính toán dòng điện sự cố trong thời gian chu kỳ làm việc thứ nhất và sau đó khoảng 6 chu kỳ giá trị này sẻ tăng lên bởi điện kháng quá độ nó sử dụng cách tính tức thời và sự gián doạn hoạt động cuat thiết bị hoặc của mạch

Điện kháng quá độ.(Xd’)

Cái mà để tính toán dòng điện sự cố sau khoảng 6 chu kỳ làm việc và giá trị này trong vòng ½ đến 2 giây sẽ giảm xuống thành giá trị điện kháng đống bộ Nó được sử dụng trong việc điều chỉnh đặc tính pha vận hành của rơle máy phát

Điện kháng đồng bộ(Xd)

Cái mà để tính toán dòng điện sự cố trong miền chế độ xác lập.nó không ảnh hưởng nhiều đến cách tính ngắn mạch nhưng lại hữu ích trong việc xác định sự hoạt động của rơle

Trở kháng máy biến áp, được xác định theo phần trăm của điện áp định mức sơ

cấp và có thể được ứng dụng cho máy biến áp để xác định dòng chảy định mức trong cuộn thứ cấp với thứ cấp máy biến áp ngắn mạch Thành ra, giả thiết rằng điện áp sơ cấp

có thể được duy trì (theo hướng tổng quát có vô hạn hoặc cung cấp không giới hạn),dòng điện đỉnh một máy biến áp có thể được truyền trong tình trạng sự cố là đại lượng của (100 được chia bởi phần trăm trở kháng) thời gian đòng định mức thứ cấp máy biến áp Giới hạn của dung lượng sự cố nguồn sẽ làm giảm bớt giá trị đỉnh của dòng sự cố trong máy biến áp

Kết nối điện năng mà dung để tính toán thành phần dòng điện ngắn mạch của một điện áp dẫn động xoay chiều bằng với điện áp sự cố hệ thống tại địa điểm bị sự cố và một trở kháng tương ứng được quan sát khi nhìn về hệ thống từ điểm sự cố, ở điện áp làm việc trung thế và điện áp cao, nói chung là nó thỏa đáng với sự chú ý tới trở khảng cùng với trở kháng nguyên, điện trở có thể được bỏ qua Tuy nhiên, cái này chỉ có thể chấp nhận trong điều kiện bình thường nếu hệ số X/R của hệ thống trung áp là lớn hơn hoặc bằng 25 Khi điện áp thấp (1000 V hoặc nhỏ hơn) cách tính là, thông thường đánh giá bằng thực nghiệm độ chính xác sẽ cao hơn bởi bao gồm thành phần điện trở với điện kháng trong trở kháng Vì nguyên nhân này, đã làm cho giá trị trở kháng của cáp và các thanh dẫn và máy biến áp thay đổi khác nhau đối với mạch điện áp thấp, kiểm tra bằng máy tính được khuyến cáo trước khi có sự lụa chọn cuối cùng của thiết bị và bố trí hệ thống

Khi đánh giá sự phù hợp của dòng điện ngắn mạch định mức của máy cắt và cầu chì của mạch trung áp, hai thành phần giá trị tức thời đối xứng và bất đối xứng của dòng ngắn mạch nên được xác định

Đối với máy cắt và cầu chì hạ áp, giá trị đối xứng tức thời nên được xác định cùng với: tỷ số X/R của sự cố tại thiết bị hoặc dòng điện ngắn mạch bất đối xứng

III.Các mối quan hệ từ sóng dòng sự cố

Phương trình và bảng sau được sao chép lại từ ANSI/IEEE C37.48.bảng A2 mô tả mối quan hệ giữa dòng điện sự cố đỉnh,giá trị tức thới đối xứng và giá trị tức thời bất đối xứng phụ thuộc vào sự tính toán tỷ số X/R

1 s

t 

120 1 15 377

718.22

2

)718.22(1]2

Xác định sự đóng góp của động cơ cho nửa chu kỳ đầu tiên của dòng điện sự cố khi hệ thống có tải động cơ đã biết, dữ kiện cơ bản như sau đây:

Động cơ không đồng bộ-sử dụng 4.0 thời gian động cơ đầy tải (giá trị trở kháng là 25%)

Động cơ đồng bộ-sử dụng 5.0 thời gian động cơ đầy tải (giá trị trở kháng là 20%)

 Giả thiết động cơ phản hồi đóng góp của 20 dòng tải của máy biến áp

- Hệ thống 240-480-600 volt ,3pha,3 dây

 Giả thiết 100% tải động cơ ,

 hoặc

 Giả thiết 25% động cơ đồng bộ và 75% động cơ không đồng bộ

 hoặc

 Giả thiết động cơ đóng góp phản hồi của 4 giờ dòng tải của máy biến áp

Hệ thống 480Y/277 volt trong các tòa nhà thương mại

 Giả thiết 50% tải động cơ đồng bộ

 Dao cách ly trung thế-phương pháp chính xác

 Dao cách ly trung thế -tra bảng

 Dao cách ly trung thế ví dụ 1-kiểm tra chỉ tiêu định mức của máy cắt

 Dao cách ly trung thế ví dụ 2-kiểm tra chỉ tiêu định mức của máy cắt với tải quay

 Dao cách ly trung thế ví dụ 3-kiểm tra chỉ tiêu định mức của máy cắt với máy phát điện

 Cầu chì trung thế-phương pháp chính xác

 Máy cắt -hệ số giảm tải không đối xứng

 Vỏ máy cắt -hệ số giảm tải không đối xứng

 Cách tính toán ngắn mạch-cách thức cắt ngắn của hệ thống

 Cách tính toán ngắn mạch-cách thức cắt ngắn của hệ thống và của cáp

 Cách tính toán ngắn mạch-cách thức cắt ngắn của hệ thống và của phương pháp sơ đồ cáp

V.TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN SỰ CỐ CHO THIẾT BỊ ĐẶC TRƢNG

Mục đích của việc tính toán dòng ngắn mạch là xác định giá trị dòng ngắn mạch tác động chuẩn của một máy cắt,cầu chì hoặc dòng ngắt thiết bị trong bậc chọn lọc một thiết bị thích hợp cho việc tính toán dòng sự cố hoặc kiểm tra nhiệt và giá trị định mức tức thời của thiết bị đóng cắt Khi thiết bị sử dụng là thiết bị chỉ tiêu ANSI, dòng điện sự

cố phải được tính toán và sự lựa chọn thiết bị phải tuân theo tiêu chuẩn ANSI

Trang 24

Sự tính toán giá trị dòng sự cố và tỷ số X/R của hệ thống được dung để kiểm tra tính phù hợp giá cố giây dẫn chính và chỉ tiêu định mức tức thời của thiết bị đóng cắt

1.Dao cách ly trung thế VCP-W bọc kim loại

Việc áp dụng tiêu chuẩn ANSI C37.06 là bản áp dụng án hành mới nhất.những cái được trình bày sau đây là ý nghĩa của các thông số định mức (xem đoạn C1 của catalog này)

 Điện áp định mức lớn nhất

Biểu thi giới hạn cao nhất của thiết kế và hoạt động của một máy cắt Ví dụ như, một máy cắt với điện áp định mức lớn nhất là 4.76 kV có thể không chịu được trong hệ thống 4.8kV

 K-chỉ số điện áp định mức

Điện áp định mức bị chia bởi chỉ số này xác định điện áp làm việc cho máy cắt của hệ thống có thể được đặt vào tính toán công suất ngắn mạch tức thời bởi phương trình

,29

 Dòng ngắt mạch điện dung đối xứng lớn nhất

Nó được biễu diễn trong giá trị tức thời đối xứng là A hoặc kA và giá trị định mức

là K*I; 290001.2435.960 được làm tròn là 36 kA

Dòng điện đối xứng tức thời này làm cho máy cắt có thể đóng cắt dưới một điện

áp bằng điện áp định mức lớn nhất chia với K (ví dụ,4.76/1.24=3.85) Nếu máy cắt này được sử dụng trong hệ thống định mức 2.4 kV thì dòng điện sự cố tính toán phải nhỏ hơn

36 kA

Ví dụ, xét trường hợp sau:

Giả sử một hệ thống 12.47 kV với giá trị dòng đối xứng là 20,000 A Trong tính toán nếu một máy cắt chân không (cutler-hammer) loại 150 VCP-W 500 sẽ thích ứng được áp dụng, kiểm tra như dưới đây:

Từ bảng 1 trong đoạn C1 dưới cột “điện áp định mức lớn nhất” V=15 kV, dưới cột “dòng điện ngắn mạch định mức” I=18 kA “hệ số điện áp định mức” K=1.3

Kiểm tra 1 cho V/Vo * I hoặc 15kV/12.47kV18kA21.68; cùng với K* I (cái

mà được biểu diễn trong cột đầu “dòng ngắt mạch điện dung đối xứng lớn nhất” hoặc

Trang 25

 Đóng và khóa điện dung

Cũng liên quan đến đại lượng biểu thị trong dòng điện tức thới đối xứng là 1.6*dòng ngắt mạch điện dung lớn nhất Ví dụ:1.63657.6 hoặc 58 kA, hoặc 1.6*dòng ngắn mạch định mức

Một cách khác để biễu diễn giá trị đóng và khóađịnh mức là trong quan hệ của dòng điện đỉnh, cái mà là giá trị tức thời của dòng điện tại đỉnh song Tiêu chuẩn ANSI C37.09 chỉ rõ rằng hệ số của đỉnh giá trị tức thời không đối xứng cho sự bất đối xứng từ 100% đến 20% ( phần trăm đối xứng được xác định bằng hệ số của thành phần DC của

sự cố trong mỗi đơn vị đến 2 ) độ biến thiên không lớn hơn +/- 2% từ hệ số 1.69 Thành ra dòng đóng và khóa được biểu thị trong thời hạn của giá trị dòng điện đỉnh là