Trong biến dòng kiểu xuyên, các lõi và cáccuộn dây thứ cấp được bọc nhựa cách điện êpoxy.Đối với thiết bị phân phối ngoài trời, người ta dùng b iến dòng kiểu đế, vỏ của nó bằng sứ, cách
Trang 1KHOA CÔNG NGHỆ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
KHẢO SÁT TRẠM BIẾN ÁP
500 KV PHÚ MỸ(TÂN THÀNH – BÀ RỊA – VŨNG TÀU)
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Đào Minh Trung Nguyễn Văn Hát (MSSV: 1091110)
Nghành: Kỹ thuật điện – Khóa: 35
Tháng 5/2013
Trang 2CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống điện Việt Nam
1.1.1 Khái niệm hệ thống điện
Hệ thống điện (HTĐ) Việt Nam gồm có các nhà máy điện, các lưới điện, các
hộ tiêu thụ được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiệ n 4 quá trình: sảnxuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong lãnh thổ Việt Nam :
- Nhà máy điện: là nơi sản xuất (chuyển đổi) ra điện năng từ các dạng năng
lượng khác:
Nhà máy nhiệt điện: Phả Lại, Uông Bí, Phú Mỹ, Bà Rịa, Cà Mau…
Nhà máy thủy điện: Hòa Bình, Sơn La, Trị An…
Nhà máy điện hạt nhân: Ninh Thuận vào năm 2012 – 2017, công suất
2000 MW
- Lưới điện: làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng từ nơi sảnxuất đến nơi tiêu thụ:
Lưới hệ thống: nối các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu
vực Ở Việt Nam lưới hệ thống do A0quản lý, vận hành ở cấp điện áp 500 kV
Lưới truyền tải: phần lưới từ trạm trung gian khu vực đến thanh cái cao
áp cung cấp điện cho trạm trung gian địa phương Thường từ 110 – 220 kV do A1,
A2, A3 quản lý
Lưới phân phối: từ các trạm trung gian địa phương đến các trạm phụ tải
(trạm phân phối) Lưới phân phối trung áp (6 – 35 kV) do công ty điện lực tỉnhquản lý và phân phối hạ áp (380/220 V)
- Hộ tiêu thụ: do đặc điểm và yêu cầu từng loại khách hàng sử dụng đi ệnnên phụ tải được chia ra:
Hộ loại 1: hộ tiêu thụ quan trọng nếu ngừng cung cấp điện sẽ nguy hiểmđến sức khỏe, tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế, an ninh, quốc
phòng
Trang 3 Hộ loại 2: nếu ngừng cung cấp chỉ gây thiệt hại về kinh tế như quá trì nh
sản xuất bị gián đoạn
Hộ loại 3: là những hộ còn lại
1.1.2 Sơ lược về lưới điện truyền tải 500 kV Việt Nam
1.1.2.1 Bối cảnh xây dựng đường dây 500 kV Bắc - Nam
Từ sau chủ trương đổi mới của Đảng Cộng sản Việt Nam vào năm 1986,kinh tế Việt Nam có những bước chuyển biến tích cực Giai đoạn 1990 - 1995, tốc
độ tăng trưởng sản lượng công nghiệp bình quân đạt từ 12% đến 14%, GDP tăng từ5,1% vào năm 1990 đến 9,5% vào năm 1995 Nhu cầu tiêu thụ điện năng cũng giatăng hằng năm, cụ thể là 13,12% vào năm 19 93; 18,43% vào năm 1994 và 20,62%vào năm 1995 (so với năm trước) Khu vực Miền Nam và thành phố Hồ Chí Minh
có sự phát triển tốt về kinh tế nhưng việc phát triển nguồn điện ở khu vực này
không đáp ứng kịp nhu cầu tăng trưởng Trong giai đoạn từ 1991 đến 1994 chỉ có
nhà máy nhiệt điện Bà Rịa – 230 MW được đưa vào vận hành Công suất lắp đặtcủa Miền Nam chỉ đáp ứng được 89,73% (lắp đặt 1005 MW, nhu cầu 1120 MW)nên phải hạn chế phụ tải bằng cách cắt điện luân phiên hoặc đột xuất hầu như tất cảcác ngày trong tuần
Khu vực Miền Trung được cấp điện chủ yếu qua đường dây 220 kV Vinh –
Đồng Hới lấy điện từ Hòa Bình, đường dây 66 kV từ nhà máy thủy điện Đa Nhim
cấp cho Cam Ranh, Khánh Hòa và một số nguồn diesel nhỏ tại chỗ Do đường dâyquá dài nên công suất truyền tải bị hạn chế và chất lượng điện cuối nguồn không
đảm bảo, thường xuyên bị sụp áp ở các khu vực Quảng Nam, Quảng Ngãi Công
suất lắp đặt của Miền Trung chỉ đáp ứng được 40,91% nhu cầu (lắp đặt 90 MW, nhucầu 220 MW)
Trong khi đó, tại Miền Bắc, các nhà máy nhiệt điện than Uông Bí, Ninh
Bình, Phả Lại, các tổ máy số 3-8 của nhà máy thủy điện Hòa Bình lần lượt được
đưa vào vận hành, Miền Bắc cơ bản thừa công suất Trước tình hình đó, Chính phủ
Việt Nam khởi công xây dựng đường dây 500 kV Bắc – Nam để truyền tải điện
năng từ miền Bắc vào miền Trung và miền Nam
1.1.2.2 Quá trình xây dựng, đóng điện
Đường dây 500 kV Bắc – Nam có tổng chiều dài 1487 km gồm có 3437 cộtđiện tháp sắt đi qua 14 tỉnh thành gồm Hòa Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh,
Trang 4Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam - Đà Nẵng (nay là tỉnhQuảng Nam và thành phố Đà Nẵng), Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Sông Bé (nay làcác tỉnh Bình Phước , Bình Dương), Long An, thành phố Hồ Chí Minh; trong đó qua
vùng đồng bằng là 297 km (chiếm 20%), trung du – cao nguyên là 669 km (chiếm
45%), núi cao, rừng rậm là 521 km (chiếm 35%) với 7 lần vượt sông ( sông Đà, sông
Mã, sông Lam, sông La, sông Thạch Hãn, sông Hương, sông Sài Gòn) và 17 lần
vượt quốc lộ
Đến tháng 4/1994, cơ bản công trình được xây dựng hoàn tất với khối lượng
sơ bộ gồm lắp dựng 3437 cột tháp sắt (trong đó có 12 vị trí đảo pha); căng 1487 km
dây dẫn (mỗi pha 4 dây) và dây chống sét (hai dây chống sét, trong đó 1 dây cómang dây cáp quang)
Phần trạm biến áp gồm 5 trạm Hòa Bình, Hà Tĩnh (trạm bù), Đà Nẵng,Pleiku, Phú Lâm Giai đoạn 1 (5/1994) chỉ mới lắp đặt 1 tổ máy 550/220/35 kV -3x150 MVA tại trạm Hòa Bình và 1 tổ máy 3x150 MVA tại trạm Phú Lâm Đếntháng 9/1994, lắp đặt thêm 3 tổ MBA 550/220/35 kV – 3x150 MVA tại các trạmHòa Bình, Phú Lâm, Đà Nẵng và đến tháng 11/1994, lắp đặt thêm 1 tổ MBA550/220/35 kV – 3x150 MVA tại trạm Pleiku
Phần nhà điều hành Trung Tâm Điều Độ HTĐ Quốc gia với hệ thốngSCADA theo dõi thông số vận hành toàn HTĐ cũng được hoàn thành vào đầu năm
1994 Hệ thống này cũng cho phép điều khiển các thiết bị đóng cắt của các trạmtrên hệ thống 500 kV tại Trung Tâm Điều Độ HTĐ Quốc gia
Công tác thí nghiệm thiết bị, thông mạch các trạm biến áp Hòa Bình, HàTĩnh do Trung tâm Thí nghiệm điện 1 thực hiện; trạm Đà Nẵng, Pleiku do Trungtâm Thí nghiệm điện 3 thực hiện và trạm Phú Lâm do Trung tâm Thí nghiệm điện 2thực hiện Công tác thí nghiệm, thông mạch đ ều được giám sát chặt chẽ bởi cácchuyên gia của hãng sản xuất thiết bị và của 2 đơn vị tư vấn PPI và SECVI Quátrình nghiệm thu, đóng điện đường dây gồm 4 giai đoạn:
Trang 5Lúc 19 giờ 6 phút ngày 27/5/1994, tại Trung Tâm Điều Độ HTĐ Quốc gia,Thủ tướng Võ Văn Kiệt ra lệnh hòa HTĐ Miền Nam với 4 tổ máy của nhà máy thủy
điện Hòa Bình tại trạm Đà Nẵng qua đường dây 500 kV, chính thức đưa hệ thống
Trong quá trình vận hành, đã xảy ra một số sự cố sạt lở móng cột do mưa,bão ở Phước Sơn, Đắc Lây, Đắc Nông, Krôngnô Các sự cố trạm nghiêm trọng là sự
cố cháy pha C MBA 500 kV tại trạm Hòa Bình vào ngày 26/4/2000 do sét đánh và
sự cố cháy pha B MBA 500 kV tại trạm Đà Nẵng vào ngày 18/8/2007
Công tác bảo vệ an ninh cho việc quản lý vận hành đường dây cũng đã được
đặt ra ngay từ khi đóng điện vận hành dựa trên sự phối hợp giữa các Bộ NăngLượng, Bộ Nội Vụ và Bộ Quốc Phòng với các Ban chỉ đạo bảo vệ đường dây tại
các tỉnh có đường dây đi qua Dọc tuyến đường dây có bố trí 342 chốt gác, mỗi chốtcách nhau từ 5 km đến 10 km tùy theo địa hình với khoảng 1500 người ở các địa
phương tham gia
1.1.2.4 Ý nghĩa
- Giải quyết cơ bản tình trạng thiếu điện ở miền Trung và miền Nam:
Đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 1 được đưa vào vận hành vàotháng 5/1994, cơ bản đã giải quyết được tình trạng thiếu điện của Miền Nam Saukhi đóng điện đưa vào vận hành MBA 500 kV tại Đà Nẵng (9/1994) và Pleiku
(tháng 11/1994), tình hình cung cấp điện cho Miền Trung đã được giải quyết căn
cơ
Giai đoạn từ năm 1994 đến năm 1997, công suất truyền tải chủ yếu từ
Bắc vào Nam và chiếm tỉ trọng lớn trong tổng sản lượng cung cấp của Miền Nam
và Miền Trung:
+ Sản lượng phát ra ở Hòa Bình: 9,170 tỷ kWh
Trang 6+ Sản lượng cung cấp cho Miền Nam (tại đầu Phú Lâm): 6,598 tỷ kWh(chiếm 16,7 – 28,8%).
+ Sản lượng cung cấp cho Miền Trung (tại đầu Đà Nẵng và Pleiku):2,074 tỷ kWh (chiếm 40 – 50,7%)
Từ năm 1999, công suất truyền tải từ Nam ra Bắc là chủ yếu Tính đếnđầu năm 2009, tổng sản lượng điện năng truyền tải qua đường dây này sau 15 năm
vận hành (tính cả hai chiều) là 148 tỷ kWh Hiện nay đường dây 500 kV Bắc -Nam
đã quá tải trầm trọng dù đã nâng thành 2 mạch hiện v ẫn chưa có phương án khả thi
nào cụ thể trong thời gian gần
- Thống nhất HTĐ Việt Nam:
Về mặt kỹ thuật, đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 1 hợp nhất HTĐ
ba Miền (trước đây vận hành độ c lập với nhau) nhờ đó tăng cường được sự hỗ trợqua lại thế mạnh của HTĐ giữa các Miền, tăng tính ổn định và độ tin cậy chung củatoàn hệ thống
Về mặt chính trị, việc thống nhất HTĐ ba Miền là cơ sở kỹ thuật cần
thiết để thực hiện chính sách trung ương tập quyền quản lý HTĐ, chấm dứt sự “cátcứ” của các Công ty Điện lực Miền (Công ty Điện Lực 1 tại Miền Bắc, Công ty
Điện Lực 2 tại Miền Nam và Công ty Điện Lực 3 tại Miền Trung) Với mục đíchnày, Trung Tâm Điều độ HTĐ Quốc gia được thành lập, đầu tiên là để quản lý hệ
thống 500 kV, đến năm 1999, Trung tâm này tiếp nhận quản lý toàn bộ nhà máy
điện và 3 Trung tâm Điều độ HTĐ Miền Đồng thời với việc thành lập Tổng Công
ty Điện lực Việt Nam (nay là Tập đoàn Điện lực Việt Nam ), các Công ty Điện lực
1, 2, 3 bị chia nhỏ ra thành các Công ty Truyền Tải và một số Công ty Điện lực,
HTĐ Việt Nam được quy về một mối quản lý theo mô hình Tổng Công ty nhànước
Sau công trình đường dây 500 kV Bắc – Nam mạch 1, ngành điện Việt Namtiếp tục đầu tư xây dựng một số công trình đường dây 500 kV như đường dây 500
kV Pleiku Yali (hoàn thành tháng 5/2000), đường dây 500 kV Phú Mỹ Nhà Bè
-Phú Lâm (hoàn thành tháng 1/2004) đường dây 500 kV Pleiku - -Phú Lâm mạch 2(hoàn thành tháng 4/2004), đường dây Pleiku - Dốc Sỏi - Đà Nẵng, Đà Nẵng - Hà
Tĩnh và Hà Tĩnh - Nho Quan - Thường Tín (hoàn thành tháng 9/2005) Như vậy đến
tháng 9/2005, đường dây 500 kV Bắc – Nam đã có hai mạch, nâng cao hơn độ tin
cậy truyền tải điện năng giữa các vùng miền
Trang 7điện cùng với các nhà máy điện làm t hành một hệ thống phát và truyền tải điệnnăng thống nhất Các trạm biến áp có nhiệm vụ nối các đường dây với cấp điện áp
khác nhau trong hệ thống chung và trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ
1.2.1.2 Phân loại
Theo điện áp, trạm biến áp có thể là trạm tăng áp, cũng có thể là trạm hạ áp
hay là trạm trung gian Trạm tăng áp thường được đặt ở nhà máy điện, làm nhiệm
vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên điện áp cao hơn để tải điện năng đi xa.Trạm hạ áp thường đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp
hơn thích hợp với các hộ tiêu thụ điện Trạm biến áp trung gian chỉ làm nhiệm vụ
liên lạc giữa hai lưới điện có cấp điện áp khác nhau
Theo địa dư, trạm biến áp được phân loại thành trạm biến áp khu vực, trạm
biến áp địa phương T rạm biến áp khu vực được cung cấp điện từ mạng điện khuvực (mạng điện chính) của HTĐ để cung cấp cho một khu vực lớn bao gồm cácthành phố, các khu vực công nghiệp… Điện áp của trạm khu vực phía sơ cấp là 110
kV, 220 kV, còn phía thứ cấp là 100 kV, 35 kV, 10 kV hay 6 kV Trạm biến áp địa
phương là những trạm biến áp được cung cấp điện từ mạng phân phối, mạng địaphương của HTĐ cấp cho từng xí nghiệp, hay trực tiếp cấp cho các hộ tiêu thụ vớiđiện áp thứ cấp thấp hơn
Ở các phía cao áp và hạ áp của trạm biế n áp có các thiết bị phân phối tươngứng: thiết bị phân phối cao áp và thiết bị phân phối hạ áp Thiết bị phân phối có
nhiệm vụ nhận điện năng từ một số nguồn cung cấp và phân phối đi nơi khác qua
các đường dây điện Trong thiết bị phân phối có các khí cụ điện đóng cắt, điều
khiển, bảo vệ và đo lường
Trang 8- Phụ tải loại 1: là những phụ tải mà khi có sự cố mất điện sẽ ản h hưởng
đến tính mạng con người, thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân hoặc ảnh hưởng
lớn đến chính trị
- Phụ tải loại 2: là những phụ tải mà khi có sự cố mất điện có ảnh hưởng
đến nền kinh tế, sản xuất nhưng không nghiêm trọng như phụ tải loại 1
- Phụ tải loại 3: về nguyên tắc có thể mất điện thời gian ngắn không ảnh
hưởng nhiều đến các hộ tiêu thụ
1.2.2.3 Đồ thị phụ tải
Mức tiêu thụ điện năng luôn luôn thay đổi theo thời gian Quy luật biến thiêncủa phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải Trụctung của đồ thị có thể biểu diễn: công suất tác dụng, công suất phản kháng, côngsuất biểu kiến ở dạng đơn vị có tên hay tương đối, còn trục hoành biểu diễn thờigian
Đồ thị phụ tải có thể phân loại theo công suất, theo thời gian, theo địa dư
Khi phân loại theo công suất có đồ thị phụ tải công suất tác dụng, đồ thị công suấtphản kháng và đồ thị công suất biểu kiến Theo thời gian phân loại có đồ thị phụ tải
năm, đồ thị phụ tải hàng ngày… Theo địa dư có đồ thị phụ tải toàn hệ thống, đồ t hị
phụ tải của nhà máy điện hay của trạm biến áp, đồ thị phụ tải của hộ tiêu thụ…
Đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành HTĐ Khi biết đồ thị
phụ tải toàn HTĐ có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện trong hệthống, xác định mức tiêu hao nhiêu liệu… Đồ thị phụ tải ngày của nhà máy điệnhay trạm biến áp dùng để chọn công suất máy biến áp, tính toán tổn thất điện năng
Trang 9trong trạm biến áp, chọn sơ đồ nối dây… Với đồ thị phụ tải cực đại hàng tháng cóthể đưa ra kế hoạch tu sửa thiết bị …
1.2.3 Máy biến áp
1.2.3.1 Phân loại và tham số của máy biến áp
Điện năng được sản xuất ở nhà máy điện được truyền tải đến hộ tiêu thụthường qua nhiều lần biến đổi bằng các máy biến áp (MBA) tăng áp và giảm áp Vì
thế công suất đặt của MBA trong HTĐ thường gấp 4 – 5 lần công suất đặt của máy
phát điện Mặc dù hiệu suất của MBA tương đối cao nhưng tổn thất điện năng MBAhàng năm rất lớn Bởi vậy người ta muốn giảm số bậc của MBA, giảm công suất đặt
của MBA và sử dụng chúng có hiệu quả hơn Điều đó có thể đạt được bằng cáchthiết kế HTĐ một cách hợp lý, dùng MBA tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải củaMBA, không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA, góp phần nâng cao độ tin cậy và tiếtkiệm nguyên vật liệu
Trong HTĐ người ta dùng các MBA tăng áp và giảm áp, hai cuộn dây và ba
cuộn dây, MBA ba pha và tổ ba máy một pha Các MBA ba pha hai và ba cuộn dây
được sử dụng rộng rãi trong HTĐ MBA ba cuộn dây dùng khi cần có hai cấp điện
áp ra Ví dụ: trạm biến áp giảm áp với áp sơ cấp 110 kV, điện áp thứ cấp là 35 kV
và 10 kV Đặt MBA ba cuộn dây thay cho hai MBA hai cuộn dây sẽ tiết kiệm đượcdiện tích đặt, vật liệu và vốn đầu tư, đồng thời giảm được tổn hao năng lượng khivận hành MBA hai cuộn dây chỉ nên đặt khi trong tương lai không có phụ tải ở cấp
điện áp ra thứ hai hoặc phụ tải ở cấp này nhỏ hơn (10 – 15%) công suất của MBA
Cũng vì lý do kinh tế nên MBA ba pha được dùng rộng rãi hơn nhóm baMBA một pha Giá thành MBA ba pha nhỏ hơn (20 – 25%), còn tổn hao năng
lượng khi vận hành nhỏ hơn (12 – 15%) so với nhóm ba MBA một pha cùng công
suất Tổ ba MBA một pha chỉ dùng khi không có khả năng chế tạo MBA ba pha vớicông suất lớn cần thiết hoặc khi điều kiện chuyên chở bị hạn chế (ví dụ như ở vùng
đồi núi)
Trong HTĐ có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp (220 – 500 kV)
thường dùng MBA tự ngẫu Loại MBA này có ưu việt so với MBA thường Giá
thành, chi phí vật liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn so vớiMBA thường có cùng công suất
Trang 101.2.3.2 Làm mát máy biến áp
Khi MBA làm việc, tổn hao năng lượng trong mạch từ và trong các cuộn dâybiến thành nhiệt năng đốt các phần tử của chúng Cần hạn chế sự phát nóng củaMBA để đảm bảo độ bền cách điện và thời hạn phục vụ của chúng Do đó xuất hiệnvấn đề làm mát MBA để giữ nhiệt của nó trong giới hạn cho phép
Các chế độ làm mát MBA thường gặp là:
- Làm mát bằng dầu tự nhiên
- Làm mát bằng dầu tự nhiên có quạt gió
- Làm mát bằng tuần hoàn cưỡng bức dầu và không khí
nhau để đóng mở mạch, đo lường Chúng được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanhgóp theo sơ đồ nối điện nhất định Tùy theo chức năng đảm nhận, khí cụ điện được
phân thành các nhóm sau:
- Khí cụ điện chuyển mạch như máy cắt điện, dao cách ly
- Khí cụ bảo vệ khi có quá dòng hay quá áp như cầu chì, thiết bị chống sét
- Khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch như điện trở phụ, kháng điện
- Khí cụ đo lường như biến dòng điện, biến điện áp
Các khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp tuy khác nhau về chức năng nhưng
đều có yêu cầu chung là chúng phải ổn định nhiệt, ổn định động khi có dòng ngắn
mạch đi qua, đặc biệt đối với khí cụ điện chuyển mạch, hiện tượng hồ quang điện cóvai trò quyết định đến cấu tạo của chúng Vì vậy trước k hi nghiên cứu cấu tạo,nguyên lý làm việc của các khí cụ điện, cần nghiên cứu bản chất vật lý về sự xuấthiện và quá trình dập tắt hồ quang điện
1.2.4.1 Máy cắt điện cao áp
Máy cắt điện cao áp (trên 1000 V) dùng để đóng cắt mạch khi có dòng phụtải và cả khi có dòng ngắn mạch Yêu cầu đối với chúng là phải cắt nhanh, khi đóng
Trang 11cắt không gây nổ hoặc cháy, kích thước gọn nhẹ, g iá thành hạ Trong máy cắt cao
áp vấn đề dập hồ quang khi cắt ngắn mạch rất quan trọng Chính vì vậy người ta
thường căn cứ vào phương pháp dập tắt hồ quang để phân loại máy cắt:
- Máy cắt nhiều dầu: dầu vừa là chất cách điện, đồng thời sinh khí để dậptắt hồ quang
- Máy cắt ít dầu: lượng dầu ít chỉ đủ để sinh khí dập tắt hồ quang, còn cách
điện là chất rắn
- Máy cắt không khí: dùng khí nén để dập tắt hồ quang
- Máy cắt tự sinh khí: dùng vật liệu cách điện có khả năng tự sinh khí dướitác dụng nhiệt độ cao của hồ quang Khí tự sinh ra áp suất cao có khả năng dập tắt
Dao cách ly là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng
điện hoặc dòng điện nhỏ h ơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách điện
an toàn có thể nhìn thấy được Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của
đường dây hoặc cáp không tải của MBA Ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịuđược dòng điện dài hạn và dòng sự cố ngắn hạ n như dòng ổn định nhiệt, dòng xungkích Trong lưới điện, dao cách ly thường lắp đặt trước thiết bị bảo vệ như máy cắt,
cầu chì Ở một số dao cách ly thường có dao nối đất đi kèm, khi dao cách ly mở,dao nối đất liên động, nối đầu phần mạch cách ly để phó ng điện áp dư còn tồn tạitrong mạch cắt, đảm bảo an toàn Các bộ truyền động của dao cách ly thường đượcthao tác bằng tay hoặc bằng điện cơ
Dao cách ly được chế tạo cho tất cả các cấp điện áp Tùy theo môi trường lắpđặt, ta có dao cách ly đặt trong nhà và dao cách ly đặt ngoài trời Tùy theo kết cấu,
ta có dao cách ly một pha, dao cách ly ba pha Tùy theo kiểu truyền động của tiếp
điểm, ta có dao cách ly kiểu chém, kiểu trụ quay, kiểu treo, kiểu khung truyền
Trang 121.2.4.3 Dao ngắn mạch
Ngày nay trong các trạm biến áp cao áp người ta không dùng máy cắt cao áp
mà thay thế chúng bằng dao ngắn mạch để giảm bớt chi phí nhưng vẫn đảm bảo độtin cậy
Dao ngắn mạch là khí cụ điện nhanh chóng tạo ra dòng ngắn mạch trongmạch điện Khi có tín hiệu của rơle bảo vệ, giả sử MBA quá tải, dầu quá nóng, rơle
hơi tác động, sẽ cấp tín hiệu để đóng dao ngắn mạch Cần lưu ý rằng trình tự tácđộng của thiết bị phải đảm bảo nghiêm ngặt: dao ngắn mạch, máy cắt rồi mới tớidao cách ly, để tránh trường hợp dao cắt ly phải cắt dòng ngắn mạ ch
1.2.4.4 Thiết bị chống sét
Thiết bị chống sét là khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị điện, tránh đượchỏng hóc cách điện do quá điện áp từ khí quyển (thường là do sét) tác động vào Ởdòng điện định mức không có điện áp cao qua thiết bị chống sét Khi có quá điện
áp, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn điện áp này xuống đất, để điện áp caokhông dẫn qua thiết bị Sau đó, phải ngăn được dòng điện do điện áp định mức dẫnxuống đất Các yêu cầu chính đố i với thiết bị chống sét bao gồm:
- Đặc tính bảo vệ của th iết bị chống sét phải nằm dưới đặc tính bảo vệ cách
điện
- Thiết bị chống sét không được tác động nhầm khi có quá điện áp nội bộ
- Điện áp dư sau khi chống sét tác động phải thấp, không gây nguy hiểmcho thiết bị được bảo vệ
- Nhanh chóng hạn chế và dập tắt d òng điện xoay chiều trong phạm vi rộngcủa điện áp định mức gây nên
Trang 13Cấu tạo của chống sét ống bao gồm: vỏ ống 3 hình trụ, bên trong có đặt các
điện cực kim loại 4, một đầu được nối với mũ kim loại 9 Điện cực thứ hai là xuyến
6, gắn với ống kim loại 7, bulông 5 để bắt chặt ống chống sét vào xà nối đất Cuối
ống 7 có tấm chắn 8, tạo nên buồng dãn khí Khoảng cách phóng điện chính l1 nốitiếp với khoảng cách phụ l2 Khoảng cách phụ l2 ngăn chặn dòng điện rò trên bề mặt
của thu lôi và để thay đổi điện áp phóng điện
Nguyên lý hoạt động: khi xảy ra quá điện áp, quá trình phóng điện n ối tiếpqua 2 khe hở l1 và l2 Kế tiếp dòng điện xung (do quá điện áp khí quyển) là dòng
điện xoay chiều (do điện áp xoay chiều của lưới điện) chạy xuống đất Dưới tác
dụng của hồ quang tại l1, vỏ ống bằng vật liệu tự sinh khí sẽ bay hơi, tạo nên hỗnhợp khí áp suất cao, thổi hồ quang vào tấm chắn 8 Hồ quang sẽ bị dập tắt khi dòng
điện xoay chiều đi qua trị số 0 Lúc này hỗn hợp khí nóng bị ion hóa thải ra ngoàitương đối lớn Vì vậy khi lắp đặt chống sét ống, phải lưu ý hướng khí thoát để khỏi
gây ra ngắn mạch ở các chỗ xung quanh
Tuy chống sét ống có cấu tạo đơn giản , giá thành hạ nhưng khả năng cắt bịhạn chế (đến 20 kA) vì vậy nó chủ yếu dùng để bảo vệ đường dây công suất thấp vàcho các đường dây không có chống sét hoặc làm phần tử phụ trong các sơ đồ bảo vệtrạm biến áp
b Chống sét van (LA - Lingtning Arrster)
1 Lò xo ép 2 Vòng đệm
3 Mặt bích kim loại 4 Vỏ cách điện
5 Điện cực - khe hở 6 Điện trở phân áp
7 Điện trở phi tuyến vilit; 8 Đế chống sét
11 Lớp điện cực 12 Tấm ép kim loại
Hình 1.2 Cấu tạo chống sét van (hình trên là ảnh tổng quát, hình dưới là khối khe hở phóng điện)
Bộ phận chủ yếu của chống sét van là cột chuỗi các khe hở phóng điện ghépnối tiếp với cột chuỗi các điện trở phi tuyến được đặt trong vỏ cách điện kín Điện
Trang 14cực trên là mũ của cách điện nối với dây dẫn, còn điện cực dưới là đáy được nối với
đất
Nguyên lý hoạt động: trong điều kiện bình thường, điện áp đặt lên chống sét
van là điện áp pha của lưới điện Lúc này điện trở phi tuyến có trị số rất lớn hay nóicách khác là nó cách điện Khi có quá điện áp cao, các khe hở trong van chống sét
bị phóng điện qua chồng điện trở vilit được chế tạo từ các hạt cacbu asilic có lớp phủSiO2 và trị số của điện trở phi tuyến lúc này cũng rất nhỏ cho dòng điện đi qua vànhanh chóng dẫn dòng xung xuống đất Khi dòng điện xung hết, dòng điện xoaychiều với tần số công nghiệp chạy theo, song điện áp lưới thấp so với điện áp x ung,
điện trở phục hồi ở trị số lớn, giảm dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều sẽđược dập tắt tại các khe hở phóng điện khi nó đi qua trị số 0
Để tăng khả năng dập hồ quang ở các khe hở phóng điện, người ta còn dùng
hiệu ứng thổi từ để thổi hồ quang vào khe hẹp Việc tạo nên từ trường thổi thường
được sử dụng nam châm vĩnh cửu, thường ở phần nối đất của chống sét van được
lắp thêm bộ đếm lần tác động
Chức năng: là một loại thiết bị dùng để bảo vệ các trạm biến áp, các thiết bịquan trọng trên lưới và đầu các đường cáp ngầm tránh khỏi sự cố khi có quá điện ápcảm ứng do sét đánh, cũng như quá điện áp nội bộ, chống sét van được đặt trước vàsong song với thiết bị được bảo vệ
1.2.4.5 Phần dẫn điện
Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện (máy p hát, MBA, máybù) cùng với các khí cụ điện (máy cắt, dao cách ly, kháng điện ) được nối với nhaubằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính:thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm
Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng hoặc bằng nhôm, còn thép chỉ dùngkhi có dòng điện dưới 200 – 300 A Thanh dẫn cứng thường dùng để nối tới đầu cực
máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp 6 – 10 kV
ở trạm biến áp, đoạn từ thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát đến MBA tự dùng
Tùy theo dòng phải tải mà thanh cứng có cấu tạo khác nhau Khi dòng nhỏ thì dùngthanh cứng hình chữ nhật Khi dòng lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay bathanh dẫn chữ nhật đơn trên mỗi pha Còn đối với dòng điện trên 3000 A thì dùngthanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăngkhả năng làm mát cho chúng Khi dòng lớn hơn nữa thì dùng thanh dẫn cứng tiếtdiện hình ống
Trang 15Thanh dẫn mềm dùng để làm thanh góp thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện
áp từ 35 kV trở lên Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay bằng nhôm lõi thép Khidùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm dây dẫn mềm Chùmdây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên ống kim loại thường có dạngvòng tròn Thanh dẫn và thanh góp của ba pha được bố trí nằm ngang, thẳng đứng
hay ba pha trên đỉnh của một tam giác
1.2.4.6 Sứ cách điện
Chức năng: có nhiệm vụ đỡ, néo dây dẫn và cách điện cho đường dây trênkhông cho các thiết bị phân phối của nhà máy điện và trạm biến áp Nguyên liệu đểchế tạo sứ cách điện là cao lanh (đất sét trắng), thủy tinh hoặc vật liệu composit.Theo kết cấu ta chia sứ thành 4 loại là sứ treo, sứ đứng, sứ néo và sứ chuỗi :
- Sứ đứng được dùng cho đường dây trên không hạ áp và cao áp nhỏ hơn
35 kV Sứ đứng được cố định trên cột điện hay trên xà của cột điện bằng các trụ xứbằng kim loại
- Sứ treo được dùng phổ biến cho đường dây trên không điện áp từ 35 kVtrở lên Sứ treo được nối lại với nhau thành từng chuỗi Số lượng địa sứ trong mộtchuỗi sứ phụ thuộc vào cấp điện á p của đường dây
- Sứ chuỗi dùng để cách điện giữa đường dây với phần không mang điện
như xà, cột Làm điểm định vị và giữ, néo dây dẫn
1.2.4.7 Máy biến dòng điện (TI)
a Công dụng và các thông số chính của TI
Máy biến dòng điện: (viết tắt là BD, BI, CT, TI) còn g ọi là biến dòng, là thiết
bị điện dùng để biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số lớn và điện áp cao xuống dòng
điện thứ cấp có trị số tiêu chuẩn (thường là 5A hoặc 1A), điện áp an toàn để cấp cho
các mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ
Cuộn dây sơ cấp của má y biến dòng có số vòng rất ít, có khi chỉ vài vòng,còn cuộn dây thứ cấp có số vòng nhiều hơn và luôn được nối đất đề phòng khi cách
điện giữa sơ cấp và thứ cấp bị thủng thì không gây nguy hiểm cho dụng cụ phía thứ
cấp và người vận hành Phụ tải thứ cấp củ a máy biến dòng rất nhỏ vì vậy có thể coimáy biến dòng luôn là m việc ở trạng thái ngắn mạch Trong trường hợp không tảiphải nối tắt cuộn thứ cấp để tránh quá điện áp cho nó
Biến dòng điện bao gồm các thông số cơ bản sau:
Trang 16- Điện áp định mức là trị số điện áp dây của lưới điện mà biến dòng làmviệc Điện áp này quyết định cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp.
- Dòng điện định mức phía sơ cấp và thứ cấp là dòng làm việc dài hạn theophát nóng, có dự trữ
- Hệ số biến đổi là tỷ số giữa dòng sơ cấp và dòng thứ cấp định mức:
b Kết cấu của máy biến dòng điện xoay chiều
Biến dòng có hai loại chính: biến dòng kiểu xuyên và biến dòng kiểu đế
a Kiểu xuyên b Kiểu đế Hình 1.3 Biến dòng kiểu xuyên và kiểu đế
Biến dòng kiểu xuyên có cuộn dây sơ cấp là một thanh dẫn xuyên qua lõi từ,còn cuộn dây thứ cấp quấn trên lõi từ Tùy theo dòng định mức sơ cấp mà thanh dẫnxuyên có hình dáng và tiết diện khác nhau Ví dụ như nó có dạng tiết diện thẳngdùng cho dòng sơ cấp 600 A Nó có dạng cong, có tiết diện nhỏ hơn dùng cho dòng
sơ cấp dưới 600 A Khi dòng định mức sơ cấp lớn (6 -18 kA) điện áp 20 kV, cuộndây sơ cấp là thanh dẫn hình máng Số lượng lõi từ và số lượng cuộn dây thứ cấp
Trang 17tùy thuộc vào công dụng của từng loại Trong biến dòng kiểu xuyên, các lõi và cáccuộn dây thứ cấp được bọc nhựa cách điện êpoxy.
Đối với thiết bị phân phối ngoài trời, người ta dùng b iến dòng kiểu đế, vỏ
của nó bằng sứ, cách điện bên trong bằng giấy dầu Trong thùng chứa đầy dầu, phía
dưới thùng có hộp các đầu ra của cuộn dây thứ cấp (thường có một số cuộn dây thứ
cấp)
Khi điện áp cao, thực hiện cách điện giữa cuộn dây sơ cấp và thứ c ấp gặpkhó khăn Vì vậy với điện áp 330 kV và cao hơn người ta dùng biến dòng kiểu phân
cấp, mỗi cấp có lõi thép riêng
Ngoài hai loại biến dòng kể trên còn có các loại biến dòng chuyên dụng khác
như biến dòng thứ tự không, biến dòng bão hòa nhanh, biến dòng chuyên dùng cho
bảo vệ so lệch ngang của máy phát điện
1.2.4.8 Máy biến điện áp (TU)
a Chức năng và các thông số chính của TU
Máy biến điện áp (BU, TU, PT, VT) là thiết bị điện dùng để biến đổi điện ápcao xuống điện áp thấp tiêu chuẩn, an toàn để dùng cho đ o lường và bảo vệ rơle Trị
số điện áp thứ cấp tiêu chuẩn thường là 100 V hoặc 100 3 V Như vậy các dụng cụthứ cấp được tách khỏi mạch điện cao áp nên rất an toàn cho người Cũng vì antoàn, một trong những đầu ra của cuộn thứ cấp phải được nối đất Về nguyên lý làmviệc và các quan hệ cơ bản, TU hoàn toàn giống MBA điện lực, chỉ khác ở cấpchính xác
Máy biến điện áp bao gồm các thông số chính như sau:
- Điện áp định mức của cuộn sơ cấp chính là điện áp định mức của TU
- Hệ số biến áp định mức là tỉ số giữa điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp
định mức: KUđm = U1đm /U2đm
- Sai số của TU: sai số điện áp phần trăm, sai số góc
- Cấp chính xác của biến điện áp là sai số điện áp cho phép ở chế độ địnhmức Máy biến điện áp có cấp chính xác sau: 0, 2; 0,5; 1; 3; 6
- Tải thứ cấp định mức
- Công suất định mức là công suất lớn nhất (khi hệ số công suất là 0,8) màsai số của nó chưa vượt qua phạm vi cho phép
Trang 18b Phân loại và cấu tạo của máy biến điện áp
Hình 1.4 Sơ đồ nối dây máy biến điện áp
Nguyên lý: cuộn dây sơ cấp 1 nối với phía điện áp cao qua cầu chì bảo vệ 3.Cuộn dây thứ cấp 2 cấp nguồn cho các thiết bị đo lường và bảo vệ qua cầu chì hạ áp
4 Để an toàn, một đầu cuộn hạ áp và lõi thép 5 của TU được nối đất Thứ tự đầu và
cuối của các cuộn dây được đánh dấu rõ ràng vì ở một số thiết bị đo lường hay bảo
vệ cần chiều dòng điện và góc lệch pha
Biến điện áp được phân thành hai loại: khô và dầu Mỗi loại có thể phân theo
số lượng pha : biến điện áp một pha và biến điện áp ba pha Theo sơ đồ đấu nối dâycủa phía sơ cấp, ta có biến áp 1 pha điện áp dây, biến áp 1 pha điện áp pha, biến áp
3 pha 5 trụ có 2 cuộn thứ cấp, trong đó có 1 cuộn đấu tam giác hở để lấy tín hiệu khimất 1 pha
Biến điện áp khô chỉ dùng cho thiết bị phân phối trong nhà Bi ến điện áp khômột pha dùng cho cấp điện áp 6 kV trở lại, còn biến điện áp ba pha dùng cho cấp
điện áp đến 500 kV
Biến điện áp dầu được chế tạo với điện áp 3 kV trở lên và dùng cho thiết bịphân phối cả trong lẫn ngoài trời Máy biến điện áp dầu ba pha nă m trụ được chếtạo với điện áp 3 – 20 kV
Đối với cấp điện áp 110 kV, để giảm bớt kích thước và làm nhẹ cách điện
của biến điện áp người ta dùng biến điện áp kiểu phân cấp Biến điện áp kiểu phâncấp bao gồm nhiều tầng lõi từ xếp chồng lên nhau, mà cuộn d ây sơ cấp phân bố đềutrên các lõi, còn cuộn dây thứ cấp chỉ ở trên lõi cuối cùng Số tầng lõi từ phụ thuộc
vào điện áp định mức 110 kV có hai tầng, còn 220 kV trở lên thì số tầng nhiều hơn
A B C
V
4 2
1 5
x a
3
Trang 19Đối với cấp điện áp 500 kV và cao hơn, người ta dùng bộ phận chia điện áp
bằng tụ để lấy một phần điện áp cao rồi mới đưa vào MBA Điện áp lấy trên tụ bằngkhoảng 10 – 15 kV, sau đó biến điện áp một pha hạ xuống điện áp thích hợp cho đo
lường, rơle và tự động hóa Để điện áp thứ cấp U2 không thay đổi theo phụ tải cầnđặt thêm điện kháng P và bộ chống nhiễu N
1.2.5 Sơ đồ nối điện chính và tự dùng
1.2.5.1 Sơ đồ nối điện chính
a Khái niệm chung
Trong các thiết bị điện của nhà máy điện và trạm biến áp, các khí cụ điện
được nối với nhau thành sơ đồ nối điện Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn
quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cungcấp phân phối cho các phụ tải cùng một cấp điện áp Yêu cầu của sơ đồ nối điện làlàm việc đảm bảo, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, an toàn và kinh t ế
cho người sử dụng
Tính đảm bảo của sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọng của hộ tiêu thụ , ví
dụ với hộ tiêu thụ loại 1 phải được cung cấp bằng hai đường dây từ hai nguồn độclập Mỗi nguồn phải cung cấp đủ công suất khi nguồn kia ngưng làm việc
Tính linh hoạt của sơ đồ thể hiện ở khả năng thích ứng với nhiều trạng tháivận hành khác nhau, do đó sơ đồ phải có nhiều thiết bị Nhưng khi sơ đồ có nhiềuthiết bị thì xác suất sự cố lại tăng và do đó tính đảm bảo giảm xuống Vì vậy, tùy
theo trường hợp cụ thể mà ta chọn sơ đồ có tính linh hoạt và đảm bảo nhất định
Tính kinh tế của sơ đồ được quyết định bởi hình thức thanh góp, số lượng vàkhí cụ điện dùng cho sơ đồ Hình thức thanh góp ảnh hưởng rất nhiều đến kết cấuthiết bị phân phối nhất là thiết bị phân p hối trong nhà Ngoài ra, cách bố trí thiết bị
trong sơ đồ phải đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành
b Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản
Thanh góp là nơi nhận điện năng từ các nguồn cung cấp đến và phân phốiđiện năng cho các hộ tiêu thụ Thanh góp là phần tử cơ bản của thiết bị phân phối,
trong thiết bị phân phối người ta thường dùng một hay hai hệ thống thanh góp
Trang 20 Sơ đồ một hệ thống thanh góp:
Với sơ đồ một hệ thống thanh góp, các nguồn đến cũng như các đường dây
đi ra đều đặt máy cắt và dao cách ly
Trong nhà máy điện nguồn cung cấp là các máy phát điện, còn đối với trạmbiến áp giảm áp nguồn cung cấp cho các thiết bị phân phối điện áp sơ cấp là đườngdây tải điện và đối với thiết bị phân phối điện áp thứ cấp nguồn cung cấp là MBA
Ưu điểm cơ bản của s ơ đồ một hệ thống thanh góp là đơn giản, giá thành hạ
Dao cách ly chỉ làm nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi tiến hành sửa chữa và đóng cắtkhi không có dòng điện
Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thể không phân đoạn hoặc phân chia thànhcác phân đoạn
Hình 1.5 Sơ đồ một hệ thống thanh góp:
a) Không phân đoạn;
b) Phân đoạn bằng dao cách ly; c) Phân đoạn bằng máy cắt điện
Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thể không phân đoạn có các nhược đi ểm
sau: khi sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly của thanh góp của một đoạn bất kì,cần phải cắt tất cả các nguồn cung cấp, do đó phải ngừng làm việc các thiết bị trongthời gian sữa chữa Để sửa chữa một máy cắt của đường dây bất kì phải cắt đường
dây đó và hộ tiêu thụ đó bị mất điện trong thời gian sửa chữa Thời gian này phụ
CL1
Trang 21thuộc vào loại máy cắt, có thể kéo dài vài ngày Ngắn mạch trong thanh góp sẽ dẫn
đến tự động cắt tất cả các nguồn cung cấp, do đó các thiết bị phải ngừng làm việc
trong thời gian cần thiết để loại trừ sự cố
Do nhược điểm này sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn chỉ dùng
cho thiết bị có một nguồn cung cấp
Việc phân đoạn thanh góp sẽ tăng cường độ tin cậy làm việc của thiết bị hệthống một thanh góp Số phân đoạn được xác địn h bằng số lượng và công suấtnguồn cung cấp Đa số trường hợp số phân đoạn bằng số nguồn cung cấp Số đường
dây được phân phối giữa các phân đoạn sao cho khi cắt một phân đoạn sẽ không
dẫn đến ngừng làm việc của các hộ tiêu thụ quan trọng Do đó các hộ tiê u thụ quantrọng cần được cung cấp từ hai nguồn lấy từ hai phân đoạn khác nhau Thanh góp
có thể phân đoạn bằng dao cách ly hay bằng máy cắt
Sơ đồ một hệ thanh góp được phân đoạn bằng hai dao cách ly mắc nối tiếp
CL1 và CL2 (lần lượt sửa chữa chúng mà chỉ phải ngừng một phân đoạn) Trong
điều kiện làm việc bình thường các dao cách ly phân đoạn có thể đóng hay cắt Mỗi
chế độ làm việc đều có những ưu và nhược điểm riêng của nó Ví dụ, nếu dao cách
ly phân đoạn đóng, nghĩa là các nguồn cung cấp làm việc song song thì chế độ vận
hành của nó kinh tế hơn Nhưng khi đó, nếu xảy ra ngắn mạch một trong các phân
đoạn thì tất cả nguồn cung cấp bị cắt và gây nên mất điện toàn bộ Ngược lại nếudao cách ly phân đoạn mà xảy ra ngắn mạch ở phân đoạn nào thì chỉ mất điện các
thiết bị nối với phân đoạn ấy vì trong điều kiện làm việc bình thường các nguồncung cấp làm việc riêng lẻ
Sơ đồ một hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt có ưu điểm hơn Bìnhthường máy cắt phân đoạn MC có thể đóng hay cắt Nếu máy cắt bình thườn g ở vị
trí cắt thì phải đặt thêm thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ Nhờ thiết bị tự động
đóng nguồn dự trữ, máy cắt MC sẽ tự động đóng lại khi nguồn cung cấp của phânđoạn bên cạnh cắt Nếu máy cắt MC bình thường đóng mà xảy ra ngắn mạch trên
bất cứ phân đoạn nào thì máy cắt phân đoạn và máy cắt của nguồn nối với phân
đoạn ấy bị cắt ra Phân đoạn còn lại vẫn làm việc bình thường Sơ đồ một hệ thốngthanh góp phân đoạn bằng máy cắt được dùng rộng rãi cho các nhà máy điện và
trạm biến áp có số mạch ít và điệ n áp bất kì
Đối với nhà máy điện, trong điều kiện làm việc bình thường, máy cắt phânđoạn luôn luôn đóng, còn đối với trạm biến áp có thể đóng hay cắt máy cắt phânđoạn này
Trang 22Nhược điểm của sơ đồ một hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt là
khi có sự cố hay sửa chữa một phân đoạn, các nguồn cung cấp và đường dây nối với
phân đoạn phải ngừng làm việc Khi sửa chữa máy cắt của một mạch nào đó, mạch
ấy tạm thời bị mất điện
Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng :
Hình 1.6 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng
Sơ đồ một hệ thống thanh góp có nhược điểm là sửa chữa máy cắt của mạch
nào thì mạch ấy mất điện Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách đặt thêmmột hệ thống thanh góp đường vòng và máy cắt vòn g MCv Hệ thống thanh gópvòng được nối với một mạch qua một dao cách ly vòng CLv và máy cắt vòng MCv
Để sửa chữa máy cắt bất kì trước hết đóng máy cắt vòng và dao cách ly vòng củađường dây, sau đó cắt máy cắt MC và dao cách ly hai bên máy cắt này Khi h ệ
thống thanh góp làm việc được phân đoạn bằng máy cắt hay dao cách ly, mỗi phân
đoạn đặt một máy cắt vòng hoặc để tiết kiệm đặt một máy cắt vòng chung cho cảhai phân đoạn
Ngày nay hệ thống thanh góp đường vòng được ứng dụng rộng rãi trong thiết
bị phân phối điện áp từ 110 kV trở lên
MC MC
Trang 23 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp:
Hình 1.7 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp
Mỗi đường cung cấp và mỗi đường dây nối với thanh góp qua một máy cắt
và hai dao cách ly thanh góp Một hệ thống thanh góp làm việc và m ột thanh góp dựtrữ Các dao cách ly nối với thanh góp làm việc được đóng lại, các dao cách ly nốivới thanh góp dự trữ được cắt ra Sự liên lạc giữa hai hệ thống thanh góp nhờ máycắt nối MCN
Ưu điểm của sơ đồ hai hệ thống thanh góp là lần lượt sửa chữa từng thanh
góp mà không hộ tiêu thụ nào bị mất điện; sửa chữa dao cách ly thanh góp củamạch nào thì chỉ mạch ấy bị cắt điện, nhanh chóng phục hồi sự làm việc của thiết bịkhi ngắn mạch trên hệ thống thanh góp làm việc, sửa chữa thanh góp của mạch bất
kì mạch ấy không làm việc lâu dài
Nhược điểm của sơ đồ hai hệ thống thanh góp là dùng dao cách ly cắt các
mạch điện song song Nếu thao tác nhầm lẫn (như cắt dao cách ly trước khi cắt máycắt) sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm trọng Mặt khác, nếu kh ông phân đoạn thanh góplàm việc thì khi ngắn mạch sẽ gây nên mất điện toàn bộ thiết bị Để khắc phục
nhược điểm này người ta cho vận hành song song cả hai hệ thống thanh góp Khi đó
máy cắt nối thanh góp đóng vai trò của máy cắt phân đoạn Chế độ vận hành này
MC
Trang 24được áp dụng rộng rãi cho thiết bị có điện áp từ 35 kV trở lên Mỗi phân đoạn đều
có máy cắt để nối từng phân đoạn với thanh góp dự trữ
Dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp sẽ tốn nhiều dao cách ly, bố trí thiết bịđiện phân phối phức tạp và giá thành cao nhất là với th iết bị trong nhà, do đó ở điện
áp 6 – 10 kV người ta rất ít dùng sơ đồ này
Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng :
Hình 1.8 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng
Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường v òng khắc phục đượcnhược điểm của sơ đồ hai hệ thống thanh góp
Sửa chữa máy cắt của một mạch bất kì vẫn không gây mất điện dù chỉ tạmthời Các mạch đều được nối với thanh góp vòng qua dao cách ly vòng Ngoài máycắt nối liên lạc giữa hai hệ thống thanh g óp chính còn có máy cắt vòng nối thanh
góp đường vòng với hai hệ thống thanh góp chính Trong một số trường hợp để tiết
kiệm người ta không đặt máy cắt nối thanh góp riêng mà chỉ sử dụng máy cắt vòng
và thêm dao cách ly phụ nữa Nhưng sử dụng máy cắt đường vòng làm việc nhưmáy cắt nối thanh góp chỉ thích hợp khi vận hành một hệ thống thanh góp Nhữngthiết bị bình thường vận hành cả hai hệ thống thanh góp thì khi sửa chữa một máycắt nào đó phải chuyển tất cả các mạch sang một hệ thống thanh góp và máy cắt nốilúc này làm nhiệm vụ của máy cắt đường vòng
Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng đảm bảo liên tục
cung cấp điện hơn nhưng tốn nhiều dao cách ly, cấu tạo thiết bị phân phối phức tạp
Sơ đồ này được ứng dụng rộng rãi cho các thiết bị qu an trọng có điện áp từ 110 kV
Trang 25 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có hai máy cắt trên một mạch:
Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống thanh góp có hai máy cắt trên một mạch
Mỗi mạch được nối với hai thanh góp qua hai máy cắt và bốn dao cách ly
Trong điều kiện làm việc bình thường hai máy cắt đóng và hai thanh góp đều làm
việc Khi ngắn mạch trên mạch nào chỉ mạch đó mất điện, khi ngắn mạch trên thanhgóp thì tất cả máy cắt nối với thanh góp ấy bị cắt ra nhưng không mạch nào bị mất
điện Sơ đồ làm việc rấ t đảm bảo nhưng vốn đầu tư lớn vì số lượng máy cắt điện
gấp hai lần số mạch Sơ đồ được áp dụng rộng rãi đối với thiết bị rất quan trọng
điện áp từ 220 kV trở lên
Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch:
Trong điều kiện vận hành
bình thường tất cả máy cắt đều
đóng và hai hệ thống thanh góp
làm việc Khi ngắn mạch trên
mạch nào chỉ riêng mạch ấy mất
điện Khi ngắn mạch trên thanh
góp hay sửa chữa thanh góp, máy
cắt bất kì không mạch nào mất
điện Tính đảm bảo của sơ đồ này
rất cao giống như sơ đồ hai hệ
thống thanh góp có hai máy cắt
trên một mạch, nhưng số lượng
máy cắt lại ít hơn
Hình 1.10 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch
Trang 26 Sơ đồ đa giác:
Với sơ đồ đa giác thanh góp được nối thành vòng kín, giữa hai máy cắt phân
đoạn chỉ có một mạch và trên các mạch không có máy cắt bảo vệ riêng Khi sửa
chữa máy cắt bất kì không có mạch nào mất điện Tính đảm bảo của sơ đồ nàygiống như sơ đồ hai hệ thống thanh góp có hai máy cắt trên một mạch; nhưng sơ đồnày rẻ tiền hơn vì số lượng máy cắt chỉ bằng số mạch
Hình 1.11 Sơ đồ đa giác
Tuy sơ đồ này có nhược điểm là khi sửa chữa máy cắt hay dao cách ly thanh
góp thì đa giác hở Khi đó nếu xảy ra ngắn mạch ở mạch khác không kề với nó thì
đa giác có thể bị tách ra hai phần, vì vậy dẫn đến một số đường dây hay MBA bị
mất điện Các khí cụ điện phải chọn theo dòng điện cực đại đi qua nó khi đa giác
hở Dòng điện này lớn hơn dòng điện làm việc qua khí cụ điện khi đa giác kín rấtnhiều, vì vậy phải chọn khí cụ điện có dòng định mức lớn Cấu tạo thiết bị phânphối của sơ đồ đa giác phức tạp và bảo vệ rơle cho đường dây, máy biến áp khó
khăn hơn Vì vậy người ta sử dụng sơ đồ đa giác với số cạnh lớn nhất là sáu
Sơ đồ cầu:
Sơ đồ cầu có máy cắt ở phía MBA:
Hình 1.12 Sơ đồ cầu có cầu nối phía đường dây
Trang 27Trong sơ đồ này, về phía đường dây không có máy cắt mà chỉ có dao cách ly.
Khi sửa chữa hay sự cố một MBA, hai đường dây vẫn làm việc bình thường Ngượclại khi sửa chữa hay sự cố một đường dây thì MBA tạm thời bị mất điện Sau đó cóthể dùng dao cách ly đường dây tách rời đường dây bị sự cố hay cần sửa chữa đểkhôi phục lại sự làm việc bình thường của MBA Sơ đồ này chỉ thích hợp cho cáctrạm biến áp cần thường xuyên đóng, cắt MBA (trong một số trạm biến áp, phụ tải
thay đổi nhiều, tại những giờ phụ tải thấp người ta muốn cắt bớt một MBA để giảm
tổn thất trong nó) và đường dây ngắn mạch
Sơ đồ cầu có máy cắt ở phía đường dây:
Hình 1.13 Sơ đồ cầu có máy cắt ở phía đường dây
Trong sơ đồ này về phía ca o áp của MBA không đặt máy cắt Nhưng ưu và
nhược điểm của sơ đồ có máy cắt ở phía đường dây hoàn toàn ngược lại với những
ưu, nhược điểm của sơ đồ cầu có máy cắt đặt phía cao áp MBA Trong sơ đồ này,
khi ngắn mạch trên một đường dây nào chỉ có đường dây đ ó bị mất điện, các MBAvẫn làm việc bình thường Nhưng khi sự cố trong MBA thì một đường dây tạm thời
bị mất điện Vì vậy, sơ đồ này chỉ thích hợp cho các trạm biến áp ít phải đóng cắtMBA và chiều dài đường dây lớn
Sơ đồ cầu mở rộng:
Do ưu điểm của sơ đồ cầu là kinh tế và tính đảm bảo cung cấp điện tương đốicao, nên người ta dùng sơ đồ cầu cho cả trường hợp thiết bị có năm mạch như hai
MBA và ba đường dây hoặc ba MBA và hai đường dây
Cần chú ý, trong các sơ đồ cầu không đặt máy cắt phía cao áp của MBA thìkhi cần cắt MBA người ta phải cắt máy cắt phía hạ áp, sau đó tiến hành cắt MBA ởtrạng thái không tải bằng dao cách ly Khi xây dựng thiết bị phân phối theo sơ đồcầu cần phải chú ý đến sự phát triển sau này, sao cho sơ đồ cầu có thể trở thành sơ
đồ một hệ thống thanh góp
Trang 28Hình 1.14 Sơ đồ cầu mở rộng
1.2.5.2 Sơ đồ tự dùng
Để truyền tải điện năng, ngoài cung cấp cho các hộ tiêu thụ, bản thân các
trạm biến áp tiêu thụ một phần điện năng để các cơ cấu tự dùng đảm bảo cho cáctrạm biến áp có thể làm việc được MBA giảm áp dùng để cung cấp nguồn điện cho
hệ thống tự dùng Khác với xí nghiệp công nghiệp, tự dùng của trạm biến áp đểcung cấp cho hệ thống điều khiển, thắp sáng trong trạm Trong điều kiện sự cố,
người ta dùng các nguồn năng lượng độc lập như các bộ acquy, khi cần thiết acquy
có thể cung cấp điện áp một chiều cũng như cả điện áp xoay chiều phục vụ các tảiquan trọng trong trạm biến áp, điều này được thực hiện qua bộ nghịch lưu biến đổi
từ điện áp một chiều sang điện áp xoay chiều Trạm biến áp chỉ có thể làm việc bình
thường trong điều kiện hệ thống tự dùng làm việc tin cậy Yêu cầu cơ bản đối vớiHTĐ tự dùng là độ tin cậy cao, nhưng yêu cầu về kinh tế cũng không kém phần
quan trọng
Tự dùng của trạm biến áp nhỏ và chỉ có một cấp điện áp 0,4 kV cho nên
thường dùng các sơ đồ sau đây:
- Nếu có cấp điện áp 0,4 kV thì tự dùng có thể kết hợp lấy từ thanh góp 0,4kV; khi chọn công suất MBA cho phụ tải 0,4 kV cần cộng cả công suất tự dùng
- Nếu không có cấp 0,4 kV, dùng hai MBA tự dùng, mỗi máy chọn theotổng công suất tự dùng và dự phòng lẫn nhau
- Nếu trên cấp 0,4 kV điện áp cao từ 110 kV trở lên, không có MBA thỏa
điện áp hạ xuống 0,4 kV thì có thể dùng máy biến điện áp, điện áp thứ cấp là 100 V
và sử dụng công suất cho phép cực đại của máy biến điện áp hoặc lấy điện áp từtrạm biến áp gần nhất
- Tự dùng dự phòng có thể lấy từ trạm ở gần dự phòng lẫn nhau
Trang 291.2.6 Nối đất của trạm biến áp
1.2.6.1 Khái niệm chung
Nối đất là bộ phận quan trọng trong lắp đặt các thiết bị cao áp, tác dụng nối
đất là tản nhanh dòng điện xuống đất và giữ cho điện thế thấp đến mức cần thiết
trên các vật được nối đất, nhằm không gây nguy hiểm cho người và thiết bị
Nối đất vỏ động cơ Nối đất MBA Nối đất MBA đo lường
Nối đất cuộn kháng Nối đất sửa chữa máy cắt
Hình 1.15 Các loại nối đất
Có ba loại nối đất trong HTĐ:
- Nối đất làm việc: nhằm đảm bảo chế độ làm việc bình thường của thiết bị
đã được quy định sẵn như: nối đất điểm trung tính của MBA, trung điểm hệ thống
MBA đo lường (TU), cuộn kháng điện
- Nối đất an toàn: đảm bảo an toàn cho người tiếp xúc với các phần vỏ máy
khi có điện áp truyền sang do cách điện hỏng, nối đất thứ cấp biến dòng điện đolường (TI), nối đất dao cách ly, máy cắt, đường dây khi sửa chữa cũng được gọi là
Trang 30gây hư hỏng cách điện thiết bị Nối đất chống sét có hai loại: nối đất dây chống sét
và nối đất cột thu lôi
Bất kì nối đất nào cũng đều có các điện cực chôn trong đất và được nối vớivật cần nối đất Điện cực thường là cọc sắt chôn thẳng đứng hoặc thanh sắt dài đặtnằm ngang trong đất Điện cực tản của nối đất phụ thuộc vào kích thước hì nh cọc,cách bố trí các điện cực và đặc tính dẫn điện của đất biểu thị bằng điện trở nối đấtcủa nó
1.2.6.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các
đám mây mang điện tích trái dấu Đặc trưng chủ yếu của sự phóng điện là dòng điện
lớn qua chỗ sét đánh (gọi là dòng điện sét) và sự lóe mãnh liệt của dòng phóng điện.Dòng sét lan truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ và gây nhiễu trên các
đường dây vô tuyến hay gây quá điện áp khí quyển Đặc biệt, sét đánh trực tiếp vàođường dây điện, thiết bị sẽ gây ra quá điện áp; nguy hiểm nhất là ngắn mạch chạmđất các pha làm hư hỏng cách điện của các thiết bị, gây gián đoạn điện làm thiệt hại
lớn cho nền kinh tế quốc dân
Sét đánh trực tiếp vào đường dây và trạm biến áp là sự cố nghiêm trọng làm
hư hỏng thiết bị và gây nguy hiểm đến tính mạng con người Vì vậy, trong hệ thống
cung cấp điện phải có biện pháp chống sét nhằm bảo vệ cho đường dây và trạmkhỏi bị sét đánh trực tiếp và giảm n hẹ ảnh hưởng của sét
Bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm cũng như bảo vệ một công trình Sét đánhtrực tiếp vào trạm sẽ gây nên quá điện áp nguy hiểm làm ngắn mạch, chạm đất các
pha, làm hư hỏng cách điện của thiết bị, gây gián đoạn sự cung cấp điện cho các hộ
tiêu thụ, làm thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân Vì vậy, trạm biến áp phải đượcbảo vệ một cách có hiệu quả chống sét đánh trực tiếp
Việc bảo vệ chống sét trực tiếp cho trạm được thực hiện bằng các cột thu séthoặc dây thu sét Đó là những kết c ấu gồm: bộ phận thu sét, bộ phận nối đất và bộphận dẫn dòng điện sét nối liền về điện hai bộ phận nói trên
Nếu cột thu sét cao vượt quá một giới hạn nào đó so với độ cao của vật cần
được bảo vệ thì hầu như toàn bộ các lần sét đánh vào đều là vào đỉnh cột , các vật sẽđược bảo vệ an toàn Khu vực an toàn đó gọi là phạm vi bảo vệ của cột thu sét
Phạm vi bảo vệ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chiều cao, số lượng, cách bố trí cáccột thu sét, chiều cao định hướng của sét Về cơ bản, phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Trang 31- Về mặt kĩ thuật:
Phạm vi bảo vệ phải phủ kín toàn bộ các thiết bị và bộ phận mang điện
của trạm, có nghĩa là loại trừ hoặc giảm nhỏ xác suất sét đánh trực tiếp vào các thiết
bị mang điện và bộ phận không mang điện của toàn trạm
Hệ thống chống sét cũng như các khoảng cách trong không khí và trongđất từ các phần tử cột thu sét đến bộ phận mang điện, đến các thiết bị điện và hệ
thống nối đất an toàn của trạm (trong trường hợp hệ thống thu sét đặt độc lập) phải
được thiết kế sao cho không xảy ra phóng điện ngược trên cách điện của trạm
Hệ thống nối đất phải đảm bảo tải nhanh dòng điện sét, tránh phóng điệnngược vào thiết bị
- Về mặt kinh tế:
Tính kinh tế của phương án đóng vai trò rất quan trọng nhất là trong tình
hình nước ta như hiện nay Trong điều ki ện kĩ thuật cho phép ta chọn phương án cóvốn đầu tư nhỏ nhất Ở đây ta có thể tận dụng kết cấu công trình có sẵn của trạm để
đặt hệ thống thu sét và cố gắng giảm điện trở nối đất càng nhỏ càng tốt
Ngoài ra, hệ thống thu sét được xây dựng phải không gây t rở ngại cho
sự vận hành bình thường của trạm, sự giao thông đi lại của xe cộ và người trongtrạm, đồng thời đảm bảo tính mỹ quan của công trình
1.2.7 Mạch thứ cấp trong trạm biến áp
Trong các nhà máy điện và trạm biến áp, bên cạnh sơ đồ nối điện chính (sơ
đồ mạch sơ cấp) biểu thị các thiết bị sơ cấp và sự liên hệ giữa chúng, là mạch thứ
cấp biểu thị các thiết bị thứ cấp, sự liên hệ giữa chúng và sự liên hệ giữa các thiết bịthứ cấp với thiết bị sơ cấp Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp baogồm các mạch đo lường, bảo vệ rơle, tự động hóa, kiểm tra, điều khiển, tín hiệu,liên lạc
Sự làm việc tin cậy và hiệu quả của các thiết bị sơ cấp phụ thuộc rất nhiềuvào thiết bị thứ cấp, sơ đồ nối của chúng, việc lắp ráp và vận hành các thiết bị đó
Cùng với sự phát triển của tự động hóa các quá trình sản xuất và việc nângcao công suất các thiết bị năng lượng, mạch thứ cấp ngày càng phức tạp và ngàycàng quan trọng Do cần có sự chú ý đặc biệt đến việc thiết kế và thực hiện các sơ
đồ thứ cấp Nói chung mỗi mạch thứ cấp cần đáp ứng 3 yêu cầu cơ bản sau:
- Sơ đồ rõ ràng, cho phép nhanh chóng phát hiện được sự làm việc khôngbình thường hoặc sự sai lầm của mạch và của các thiết bị
Trang 32- Đảm bảo sự làm việc đúng đắn của các mạch thứ cấp của mỗi phần tử, cókhả năng kiểm tra tình trạng của mạch thao tác và từng phần tử của thiết bị năng
lượng hoặc từng mạch của thiết bị phân phối
- Không cho phép tác động sai lầm vì như vậy có thể dẫn đến các hậu quảnghiêm trọng
So với mạch sơ cấp, mạch thứ cấp phức tạp hơn nhiều, nó bao gồm nhiều khí
cụ điện, nhất là khi công suất của các tổ máy và nhà máy lớn Do đó, ngày nay
người ta đang có xu hướng dùng các thiết bị thứ cấp có kích thước nhỏ, điện áp thấp
để giảm kích thước của bảng điều khiển và phòng điều khiển như thay các khóađiều khiển bằng các bộ đổi nối có kích thước nhỏ, dùng các rơle và các dụng cụ bán
dẫn Mặt khác, sơ đồ thứ cấp nên có ít thiết bị nhất trong điều kiện có thể
Trong mạch thứ cấp có 3 hình thức điều khiển: trực tiếp, có khoảng cách và
từ xa:
- Khi điều khiển trực tiếp người thao tác phải đến các thiết bị, dùng tay
đóng cắt các thiết bị nhờ các bộ phận truyền động bằng tay
- Khi thực hiện điều khiển có khoảng cách, người điều khiển đứng xa thiết
bị hàng chục hoặc trăm mét, dùng tay tác động lên các nút bấm hoặc các khóa điềukhiển để đóng mở các thiết bị bằng cách truyền các tín hiệu cần thiết vào các cuộn
dây đóng cắt
- Điều khiển từ xa được thực hiện ở khoảng cách hàng chục hoặc hàng
trăm km Trong những trường hợp này người ta có thể dùng sóng vô tuyến hoặc
dùng các phương tiện đặc biệt như các đường dây tải điện cao áp truyền các xung
điều khiển có tần số cao truyền lệnh cắt các thiết bị
Trong các nhà máy điện và trạm biến áp, các máy cắt điện cao áp cùng với
bộ truyền động của chúng được đặt trong các thiết bị phân phối, đóng cắt chúngtrong nhiều trường hợp cần được tiến hành tại các bảng điều khiển đặt xa máy cắthàng chục hoặc hàng trăm mét Để điều khiển máy cắt trong trường hợp này người
ta dùng các khóa điều khiển hoặc nút bấm, các tiếp điểm của chúng s ẽ nối kín mạch
của các cuộn dây đóng cắt khi thao tác Mặt khác, do máy cắt và người thao tác ở xa
nhau nên người ta dùng các kí hiệu để chỉ vị trí của chúng Nghĩa là trong nhà máyđiện và trạm biến áp, người ta thực hiện việc điều khiển và tín hiệu của c ác khí cụđóng mở chỉ với khoảng cách hàng chục hoặc hàng trăm mét
Để bảo đảm làm việc bình thường, mỗi mạng điện đều cần có một mức độcách điện nào đó đối với đất tùy thuộc vào điện áp của chúng Khi cách điện của
một phần tử trong lưới điện giảm xuống quá mức cho phép, các phần tử đó nhanh
Trang 33chóng tách ra khỏi lưới điện hoặc được phát hiện kịp thời để có biện pháp khắcphục Đối với các mạng điện cho phép làm việc khi có chạm đất một điểm người ta
đặt các thiết bị kiểm tra cách điện để phát hiện điểm có cách điện bị giảm và có biện
pháp xử lý Trong các nhà máy điện và các trạm biến áp lớn thường tồn tại songsong hai loại mạng điện: mạng điện mộ t chiều và mạng điện xoay chiều
Trang 34CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 500 KV PHÚ MỸ
2.1 Lưới điện truyền tải 500 kV Việt Nam
Hình 2.1 Lưới điện truyền tải 500 kV (bên trái là mạch 1, bên phải là mạch 2)
2.1.1 Đơn vị quản lý của đường dây 500 kV Bắc - Nam
Đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 1 dài 1487 km, với 3436 vị trí cột, do 4
công ty truyền tải điện (trực thuộc tổng công ty truyền tải điện quốc gia - NPT)quản lý, vận hành:
- Công ty truyền tải điện 1 (PTC1): quản lý vận hành 955 vị trí (từ 1 đến955), dài 406 km, từ Lào Cai đến Hà Tĩnh
- Công ty truyền tải điện 2 (PTC2): quản lý vận hành 1352 vị trí (từ 955
đến 2307, từ Hà Tĩnh đến trạm 500 kV Pleiku), dài 587 km
- Công ty truyền tải điện 3 (PTC3): quản lý vận hành 708 vị trí (từ 2308
đến 3015, quản lý từ trạm biến áp 500 kV Pleiku đến huyện Bù Đăng , tỉnh BìnhPhước, dài 314,5 km
- Công ty truyền tải điện 4 (PTC4): quản lý vận hành 421 vị trí (từ 3015
đến 3436, từ huyện Bù Đăng, Bình Phước đến trạm biến áp 500 kV Phú Lâm), dài
183 km
Đường dây 500 kV mạch 2: tổng chiều dài 1536,3 km với 3729 vị trí cột,được chia thành 4 cung đoạn:
- Pleiku – Phú Lâm: 544 km, 1117 vị trí cột
Trang 35- Pleiku – Dốc Sỏi – Đà Nẵng: 295,5 km, 734 vị trí cột.
- Đà Nẵng – Hà Tĩnh: 392,8 km, 913 vị trí cột
- Hà Tĩnh – Nho Quan – Thường Tín: 364 km, 905 vị trí cột
2.1.2 Thông tin các công ty truyền tải điện
2.1.2.1 Công ty truyền tải điện 1 (PTC1)
PTC1 được thành lập năm 1995, tổng số trạm biến áp 500 kV hiện quản lý là
6 trạm, gồm: Hòa Bình, Thường Tín, Nho Quan, Quảng Ninh, Hà Tĩnh, Sơn La
(đóng điện 27/9/2010)
2.1.2.2 Công ty truyền tải điện 2 (PTC2)
PTC2 được thành lập ngày 13/3/1990 Công ty có nhiệ m vụ quản lý vận
hành lưới điện truyền tải 220 – 500 kV trên địa bàn các tỉnh miền Trung và Tây
Nguyên (Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiê n – Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quả ngNgãi, Kon Tum và Gia Lai) Công ty quản lý, vận hành 3 trạm biến áp 500 kV là ĐàNẵng và Plei Ku, Dốc Sỏi (Quảng Ngãi) và toàn bộ hệ thông tin cáp quang với 9trạm lắp dọc cung đoạn Ngày 27/5/1994 trạm 500 kV Đà Nẵng hòa điện thành
công vào lưới quốc gia
2.1.2.3 Công ty truyền tải điện 3 (PTC3)
Ngày 1/4/1995, thành lập công ty truyền tải điện 3 (PTC3), công ty quản lývận hành lưới điện truyền tải 220 – 500 kV trên địa bàn các tỉnh Nam miền Trung
và Tây Nguyên, gồm: Ninh Thuận, Khánh Hòa, Phú yên, Bình Định, Quảng Ngãi,
Gia Lai, Kon Tum, Đăk Lăk, Đăk Nông, Lâm Đồng và Bình Phước Công ty quản
lý trạm 500 kV Đăk Nông
2.1.2.4 Công ty truyền tải điện 4 (PTC4)
PTC4 là đơn vị quản lý khối lượng chiều dài đường dây và công suất trạmbiến áp lớn nhất trong 4 công ty thuộc NPT PTC4 quản lý vận hành lưới điệntruyền tải 220 – 500 kV trên phạm vi 22 tỉnh thành phía Nam, từ Lâm Đồng trở vào
đến Cà Mau Quản lý 6 trạm biến áp 500 kV gồm: Phú Lâm, Nhà Bè, Di Linh, TânĐịnh, Phú Mỹ, Ô Môn (2010) và tương lai gần quản lý trạm 500 kV Sông Mây
Trang 362.1.3 Thông tin khác
Tính đến 31/12/2012, lưới điện truyền tải bao gồm 15600 MVA dung lượng
máy biến áp 500 kV, 26226 MVA dung lượng máy biến áp 220 kV, 3246MVA dung lượng MBA 110 kV, 4848 km đường dây 500 kV và 11313 km đườngdây 220 kV Công nghệ đường dây nhiều mạch, nhiều cấp điện áp, cáp ngầm cao áp
220 kV, tụ bù dọc 500 kV, hệ thống điều khiển tích hợp bằng máy tính và nhiềucông nghệ truyền tải điện tiên tiến trên thế giới đã được áp dụng rộng rãi tại lưới
điện truyền tải Việt Nam
2.2 Tổng quan về trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ
2.2.1 Quá trình hình thành và phát triển
Sáng ngày 16/8/2002, tại khu công nghiệp Tân Tạo (thành phố Hồ ChíMinh), Tổng công ty Điện lực Việt Nam (nay gọi là Tập đoàn Điện lực Việt Nam)
đã khởi công xây dựng trạm biến áp 5 00 kV Phú Mỹ (huyện Tân Thành, tỉnh Bà
Rịa-Vũng Tàu) và đường dây 500 kV nối từ Phú Mỹ về Nhà Bè - Phú Lâm (thànhphố Hồ Chí Minh) có chiều dài 59,3 km Đây là hệ thống đường dây xuất phát từtrạm 500 kV Phú Mỹ thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu và đi qua cáchuyện Tân Thành (Bà Rịa - Vũng Tàu), huyện Nhơn Trạch (Đồng Nai ), huyện CầnGiờ, huyện Nhà Bè, quận 8 và huyện Bình Ch ánh và điểm đến là trạm 500 k V PhúLâm thuộc quận Tân Bình (thành phố Hồ Chí Minh) Trong đó, đoạn Nhà Bè - PhúLâm một mạch dài 16,7 km, đoạn Phú Mỹ - Nhà Bè hai mạch dài 42,6 km Ðây là
đường dây 500 kV hai mạch đầu tiên được xây dựng tại Việt Nam Ngày 15/1/2004,
tại trạm biến áp 500 kV Phú
Lâm, Tổng công ty Điện lực
Việt Nam (EVN) đã đóng điện
đưa vào vận hành đường dây
500 kV Phú Mỹ - Nhà Bè - Phú
Lâm và trạm biến áp 500 kV
Phú Mỹ Trạm biến áp 500 kV
Phú Mỹ thuộc Truyền tải điện
Miền Đông 1 thuộc Công ty
Truyền tải điện 4 (Tổng công ty
truyền tải điện quốc gia - NPT)
Hình 2.2 Bảng trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ
Trang 37Hiện nay NPT đang xây dựng thêm đường dây 500 kV Phú Mỹ - Sông Mâyvới tổng chiều dài 65,8 km đi qua hai tỉnh là Bà Rịa – Vũng Tàu và Đồng Nai, đây
là công trình nằm trong danh mục quy hoạch phát triển điện lưới quốc gia đượckhởi công từ tháng 8/2008 và dự kiến sẽ đưa vào sử dụng quý I năm 2013 Và nhưvậy, sẽ tạo thành mạch vòng kín Phú Mỹ - Sông Mây – Tân Định – Phú Lâm – Nhà
Bè – Phú Mỹ, đảm bảo điện năng sẽ được cấp l iên tục từ trung tâm điện lực Phú Mỹqua trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ lên lưới quốc gia Trong tương lai sẽ xây dựng
thêm đường dây từ trạm 500 kV Phú Mỹ đi nhà máy điện nguyên tử Ninh Thuận đểtăng khả năng cung ứng điện
2.2.2 Vai trò của trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ trong hệ thống điện Việt Nam
Trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ được xem như trạm nguồn truyền t ải hết tổngcông suất trên 2000 MW của Trung tâm Điện lực Phú Mỹ gồm ba nhà máy nhiệt
điện là Phú Mỹ 3, Phú Mỹ 2 -2 và Phú Mỹ 4 đưa lên lưới quốc gia Đặc biệt là máy
cắt 585 và 586 của trạm Phú Mỹ đóng cả vai trò đóng cắt và bảo vệ cho đường dây
từ nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 3 tới trạm 500 kV Phú Mỹ do nhà máy này không cómáy cắt riêng
Trạm có ba máy biến áp tự ngẫu một pha (3 x 150 MVA) truyền tải côngsuất giữa cấp điện áp 500 kV và 220 kV tùy theo yêu cầu phụ tải và thời gian trong
năm Trạm nhận điện từ nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 3 hai mạch 901&903 và 902
với công suất 676 MW, qua máy biến áp nhà máy là 900 MVA (thực tế là 740MVA), nhà máy Phú Mỹ 2-2 hai mạch 572 và 573 với công suất 823 MW, qua máybiến áp nhà máy là 1050 MVA (thực tế là 700 MVA), nhà máy Phú Mỹ 4 hai mạch
571 và 573 với công suất 534 MW, qua máy biến áp nhà máy là 645 MVA (thực tế
là 450 MVA) Tổng công suất trạm nhận cả ba nhà máy là 2033 MW, qua máy biến
áp nhà máy là 2595 MVA so với công suất tổng của các trạm biến áp thuộc Công
ty truyền tải điện 4 là 13356 MVA (chiếm 19,43%) Như vậy giả sử trạm 500 kVPhú Mỹ bị sự cố toàn trạm thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến lưới điện quốc gia, đặc biệt
là khu vực phía Nam
2.2.3 Nguyên lý vận hành của trạm
Trạm 500 kV Phú Mỹ vừa là trạm đảm nhận nhiệm vụ truyền tải như trạmnguồn nhà máy cũng như biến đổi điện áp (trạm hạ áp), vì vậy yêu cầu đặt ra làtrạm phải làm việc đảm bảo và tin cậy, cung cấp điệ n một cách liên tục Với vai tròquan trọng đặt ra như vậy, trạm đã xây dựng sơ đồ nối điện 3/2 (3 máy cắt trên 2
Trang 38mạch), với sơ đồ này luôn đảm bảo cấp điện liên tục khi một máy cắt bị hư hỏnghoặc sửa chữa, đây là ưu điểm rất lớn so với các trạm khác, tuy nhiên nó có nhược
điểm về chỉ tiêu kinh tế, tốn nhiều máy cắt trên một mạch hơn các loại sơ đồ khác
Trạm sử dụng tổng cộng 51 máy cắt khí SF6 trong đó có 2 máy cắt đóng cả
vai trò đóng cắt và bảo vệ cho đường dây nhà máy Phú Mỹ 3 Trạm phải tải hếtcông suất của trung tâm điện lực Phú Mỹ theo yêu cầu của Trung tâm điều độ hệthống điện quốc gia A0
2.2.4 Cơ cấu tổ chức nhân lực trạm
Trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ gồm tổng cộng 25 nhân viên (trong đó có 3nhân viên có trình độ thạc sĩ, 15 nhân viên có trình độ đại học) Đứng đầu trạm là 1
trưởng trạm, sau đó là 1 phó trạm, 16 nhân viên vận hành (5 trưởng phiên), 1 nhân
viên hành chính và 6 bảo vệ
Hình 2.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhân lực trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ
2.2.5 Sơ đồ nguyên lý trạm
Từ sơ đồ ta thấy các đường dây nối vào trạm đều được trang bị chống sét van
(LA) trước khi đi vào trạm để bảo vệ trạm khi có sét đánh vào đường dây Trạm có
2 thanh cái chính là C51 và C52 được nối với nhau bởi 6 đường dây (phân đoạn
thanh cái), mỗi phân đoạn thường gồm 3 máy cắt SF6 xen kẽ với các pháp tuyến vào
Trang 39từ nhà máy và đi ra các trạm biến áp 500 kV Nhà Bè, Sông Mây và nhà máy Phú
liên động giữa dao cách ly và dao nối đất Dao cách ly dùng để tách trạm ra khỏi hệ
thống điện khi có sự cố hoặc sữa chữa đường dây và tạo khoảng hở nhìn thấy được,dao nối đất để nối đất an toàn Điều đặc biệt của sự vận hành trạm là toàn bộ sự điềukhiển đều thông qua hệ thống phần mềm trên máy vi tính (SAT230) từ phòng điềukhiển trung tâm Đây là phần mềm do hãng VATECH lập trình riêng cho trạm biến
áp 500 kV Phú Mỹ (nay thuộc hãng SIEMENS)
Trạm sử dụng hệ thống bảo vệ rơle với 2 main bảo vệ trên 1 mạch, n hư vậy
sẽ đảm bảo hệ thống bảo vệ hoạt động ổn định và tăng cường độ tin c ậy khi có sự
cố xảy ra Chức năng chung của hệ thống bảo vệ rơle trạm 500 kV Phú Mỹ là tự
động cắt các phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện, ghi nhận và phát hiện những
tình trạng làm việc không bình thường của hệ thống, tùy mức độ mà rơ le có thể tác
động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt Những thiết bị bảo vệ rơ le phản ứng với
tình trạng làm việc không bình thường thường được cài đặt thực hiện sau một thờigian duy trì nhất định
Trạm sử dụng rơ le của các hãng như SEL, DR S, KVAR, MICOM,
SIEMENS, được chế tạo từ những công nghệ tiên tiến nhất, đảm bảo làm việc tin
cậy Tùy theo chức năng yêu cầu mà trên một rơle được tích hợp một hoặc nhiềuchức năng bảo vệ
2.2.6 Sơ đồ tự dùng AC – DC
Trạm biến áp 500 kV Phú Mỹ sử dụng nguồn tự dùng 0,4 kV được lấy từ 2nguồn là máy biến áp tự ngẫu (chỉ danh trong trạm là AT2) và nguồn 22 kV lấy từtrạm 110 kV Phú Mỹ (nguồn địa phương) để đảm bảo nguồn tự dùng được cung cấpmột cách tin cậy và ổn định vì tính chất quan t rọng đặc biệt của nó
Trạm sử dụng hệ thống khóa chéo (interlock) đảm bảo thanh cái đượ c cấp
điện liên tục từ nguồn một (nguồn chính) hoặc nguồn hai (nguồn phụ), và giữa hai
thanh cái có máy cắt liên lạc
Trang 40Thanh cái AC-01 và AC-02 nhận điện áp 0,4 kV từ nguồn tự dùng và quacác CB con cung cấp cho tải phục vụ chiếu sáng, sinh hoạt cũng như cung cấp điệncho các tủ điện Ngoài ra, nguồn 0,4 kV được biến đổi và chỉnh lưu sang cấp điện
áp 110 VDC và 48 VDC để nạp vào ACCU 110 V và ACCU 48 V dự phòng khi mấtđiện, cung cấp điện cho tải cũng như cung cấp điện nuôi rơle (110 VDC) và cung cấp
điện thông tin liên lạc (48 VDC)
Vì tính chất quan trọng của hệ thống máy tính điều khiển toàn bộ sự vậnhành của trạm nên phải đảm bảo một cách chắc chắn hệ thống máy tính luôn hoạt
động tốt, chống sự cố tắt máy, do vậy ngoà i sử dụng cấp điện áp 0,4 kV ở nguồn tự
dùng còn sử dụng hệ thống nghịch lưu từ thanh cái 110 VDC sang 110 VAC sau đótăng áp lên 220 VAC cấp điện cho máy tính Hệ thống tự dùng sử dụng thêm các loại
rơle giám sát quá áp và kém áp cũng như chuyển đổi nguồn
2.3 Thông số chính của đường dây nối vào trạm
Đường dây từ Trung tâm điện lực Phú Mỹ đến trạm 500 kV Phú Mỹ:
- Đường dây từ nhà máy Phú Mỹ 4 gồm 2 mạch 571 và 573: dây ACSRphân 2 dây/pha, chiều dài l = 0,8 km, tiết diện dây 330 mm2
- Đường dây từ nhà máy Phú Mỹ 2-2 gồm 2 mạch 572 và 573: dây ACSRphân 3 dây/pha, chiều dài l = 1,1 km, tiết diện dây 330 mm2
- Đường dây từ nhà máy Phú Mỹ 3 gồm 2 mạch 901 & 903 và 902 (tức
585 và 586 nhìn từ trạm): dây ACSR phân 4 dây/pha, chiều dài l = 1,4 km, tiết diệndây 330 mm2
- Đường dây nối trạm Phú Mỹ - Nhà Bè gồm 2 mạch 576 và 577: dâyACSR phân 4 dây/pha, chiều dài l = 42,6 km, tiết diện dây 330 mm2
- Đường dây nối từ trạm Phú Mỹ - Sông Mây đang xây dựng gồm 2 mạch:dây ACSR phân 4 dây/pha, chiều dài l = 65,8 km, tiết di ện dây 330 mm2
Tất cả các đường dây trên đều có dây chống sét lắp trên đỉnh cột, bên tronglõi dây chống sét có chứa dây cáp điện OPGW90 truyền tín hiệu liên lạc (gồm 12sợi)
2.4 Sơ đồ nguyên lý các nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ