SẢN XUẤT TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG

* Việc phân phối đồ thị phụ tải giữa các nhà máy trong hệ thống có ý nghĩa rất lớn đến quá trình quản lý vận hành kinh tế toàn hệ thống điện, nó quyết định một phần đến giá thành điện nă

Trang 1

TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI

ĐIỆN NĂNG

Trang 2

§1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG

NĂNG LƯỢNG

1 Hệ thống năng lượng.

Hệ thống năng lượng là hệ thống các nguồn năng lượng như than, dầu, khí đốt, thủy năng cung cấp cho nhu cầu của các ngành công nghiệp, dịch vụ

Hệ thống năng lượng gồm: Hệ thống năng lượng điện, hệ thống khí đốt, than,

dầu

Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng Hệ thống điện gồm: các nhà máy điện, mạng điện và thiết bị tiêu thụ điện

2 Hệ thống điện.

Trang 3

10kV

35kV

6kV 110kV

TĐ

Bu ì

Trang 4

§1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG

NĂNG LƯỢNG

- Nhà máy điện (nguồn điện): biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện

- Mạng điện: Gồm đường dây và các TBA

dùng để truyền tải và phân phối năng

lượng điện

- Thiết bị tiêu thụ điện:Biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác

Trang 5

- Tính đảm bảo cung cấp điện cao hơn

- Công suất dự trữ của hệ thống lớn hơn

- Công suất dự trữ của mỗi nhà máy điện giảm

- Công suất đơn vị của mỗi tổ máy được nâng cao

- Sữa chữa, đại tu các tổ máy thuận lợi hơn

Tuy nhiên hệ thống luôn tồn tại những nhược điểm cơ bản là:

- Vận hành, quản lý hệ thống phức tạp

- Chi phí cho lưới truyền tải lớn

Trang 6

§1.2 KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN

1 Phân loại nhà máy điện

Nhà máy điện được phân loại dựa trên loại năng lượng sơ cấp được sử dụng trong nhà máy Các nhà máy điện bao gồm:

- Nhà máy nhiệt điện: Dùng năng lượng sơ cấp là than, dầu, khí.+ Nhiệt điện ngưng hơi

(NĐN)

+ Nhiệt điện rút rơi (NĐR)

- Nhà máy thủy điện: Dùng nguồn thủy năng

+ Thủy điện không hồ chứa

+ Thủy điện có hồ chứa

- Nhà máy điện nguyên tử: Dùng năng

Trang 7

2 Nguyên lý và đặc điểm của

các nhà máy điện a/ Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi:

Hơi từ lò hơi qua tuabin làm quay tuabin kéo rôto máy phát, sau đó nhiệt độ và áp suất giảm, hơi ngưng tụ thành nước trong bình ngưng

Nước ngưng được bơm vào bộ khử khí qua bộ gia nhiệt hạ

Nước nóng từ bình khử khí được bơm cấp nước đưa vào lò để hóa hơi qua gia nhiệt cao áp, bộ hâm nước

Hơi nước được nâng nhiệt độ cao với áp suất rất lớn từ vài chục đến vài trăm ata

Trang 8

2 1

1 6

1 1

1 2

10 1

3

Không khí

Tới ống khói

Trang 9

các nhà máy điện a/ Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi:

- Xây dựng gần nguồn nguyên liệu,

nguồn nước

Đặc điểm của nhà máy điện ngưng hơi là:

- Thời gian xây dựng nhà máy nhanh, chi phí đầu tư ít

- Gây ô nhiễm môi trường nếu công tác khử bụi không tốt

- Chi phí cho truyền tải công suất ít

- Tiêu tốn lượng nhiên liệu lớn

- Hiệu suất nhà máy thấp (30 - 40%)

- Tính linh hoạt trong vận hành hém do khởi động, dừng máy lâu

- Làm việc với đồ thị phụ tải tự do

- Hầu hết điện năng được phát hết lên phiá cao áp

Trang 10

các nhà máy điện b/ Nhà máy thủy

điện:

Trên hệ thống kênh, đường ống áp lực thường có tháp áp lực dùng để chống hiện tượng nước va khi đóng và mở van tuabin đột ngột

Nước sau khi qua tuabin được thoát qua kênh xả hạ lưu qua ống thoát

Dòng nước có cột nước H và lưu lượng Q qua hệ thống kênh, đường ống áp lực vào tua bin Năng lượng của dòng chảy biến thành công quay bánh xe công tác tuabin và kéo theo rôto máy phát điện

Trang 11

điện:

Sơ đồ nguyên lý của nhà máy thủy điện

H A

Trang 12

điện:

Đặc điểm của nhà máy thủy điện là:

- Xây dựng gần nguồn thủy năng

- Điện năng sản xuất ra hầu hết được phát lên lưới cao áp

- Làm việc với đồ thị phụ tải tự do khi có hồ chứa

- Vận hành linh hoạt do thời gian khởi động

và dừng máy nhanh (60 - 90 giây)

- Hiệu suất nhà máy cao (85 - 90%)

- Vốn đầu tư xây dựng lớn, thời gian xây dựng lâu

- Giá thành sản xuất điện năng thấp

- Chi phí do truyền tải cao do đặt xa trung tâm phụ tải

Trang 13

§1.3 KHÁI NIỆM VỀ CÁC TRẠM

ĐIỆN

1 Trạm biến áp tăng áp.

Trạm tăng áp thường đặt tại các NMĐ dùng để nâng điện áp đầu cực máy phát lên điện áp truyền tải Máy biến áp trong trạm có thể là: MBA một pha hay ba pha, hai cuộn dây, ba cuộn dây hoặc tự ngẫu.2 Trạm biến áp giảm áp:

Các phụ tải điện thường sử dụng với điện áp thấp do đó sau lưới truyền tải người ta phải dùng các MBA giảm áp Các TBA giảm áp thường dùng là các MBA ba pha hai cuộn dây, ba cuộn dây hoặc tự ngẫu

3 Trạm phân phối.

Đó là tổng hợp các thiết bị đóng cắt và thiết bị điện khác dùng để nhận và phân phối lại năng lượng điện

Trang 14

§1.3 KHÁI NIỆM VỀ CÁC TRẠM

Trạm bù công suất phản kháng này dùng để cải thiện chế độ làm việc của hệ thống điện

Dùng để biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều và ngược lại Thường dùng trong truyền tải điện một chiều

Thiết bị dùng biến đổi thường là thiết bị bán dẫn loại công suất lớn Thyritor

Trang 15

§1.4 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

a Định nghĩa:

Quy luật biến thiên của phụ tải điện theo thời

gian được biểu diễn bằng

đồ thị gọi là đồ thị phụ

tải Phụ tải điện thường

đuợc biểu diễn bằng

dòng điện hay công suất.b Phân loại:

- Theo chức năng: Đồ thị phụ tải của NMĐ;

TBA; hộ tiêu thụ

-Theo thời gian: Đồ thị phụ tải ngày, mùa,

Trang 16

2 Cách vẽ đồ thị phụ tải.

a/ Vẽ đồ thị phụ tải ngày:

- Xác định tỷ lệ

thời gian- Nối các điểm được

đường gãy khúc

P%

100

20 40 60 80

+ Diện tích giới hạn của đường gãy khúc

và đường bậc thang với hệ trục bằng

nhau

Trang 17

a/ Vẽ đồ thị phụ tải năm

Trình tự vẽ có thể thực hiện bằng cách:

- Xác định số bậc thang công suất

- Xác định tổng số thời gian sử dụng tương

ứng với bậc công suất trên

- Vẽ đồ thị phụ tải theo số bậc và các khoảng thời gian tương ứng trong năm

-Dựa vào đồ thị phụ tải ngày điển hình

trong mùa đó là đồ thị phụ tải mùa hè (180

ngày) và đồ thị phụ tải mùa đông (185 ngày)

Trang 18

T2= 185.t2 + 188t’2

T3= 185.t3 + 188t’3

Trang 19

P

t ĐTPT năm

P%

100

20 40 60 80

Nhận xét về đồ thị phụ tải năm:

Trang 20

Nhận xét về đồ thị phụ tải năm:

- Đồ thị phụ tải năm không cho biết sự biến thiên của phụ tải theo thời gian mà chỉ cho biết trong từng khoảng thời gian trong năm phụ tải sử dụng là bao nhiêu.- Dựa vào đồ thị phụ tải năm để:

Xác định điện năng sản xuất hay tiêu thụ.Xác định tổn hao điện năng trên lưới

Xác định số tổ máy vận hành có lợi nhất

Trang 21

3 Các đại lượng đặc trương của đồ

Amax: điện năng cực đại

Hệ số điền kín nói lên mức độ sử dụng

điện năng hay công suất của phụ tải và

biểu thị độ nhấp nhô của đồ thị phụ tải

Ptb =

t A

A là điện năng sản xuất trong thời gian t

Công suất trung bình cho biết khả năng sử

dụng điện năng nhiều hay ít

t

P tb P

Trang 22

Vì Pđặt > Pmax nên Amax < Ađặt và n < α

Hệ số n nói lên mức độ sử dụng công

suất dặt của nhà máy lớn hay bé, nếu n = α

thì tương đương với việc phát hết công suất

và không có dự trữ công suất

d/ Thời gian sử dụng công suất

cực đại (T max ):

Nếu phụ tải luôn tiêu thụ công suất cực đại thì sau thời gian Tmax, điện năng tiêu

thụ đúng bằng điện năng tiêu thụ thực tế

trong thời gian t

Tmax =

Trang 23

thị phụ tải e/ Thời gian sử dụng công

suất đặt (T đặt ):

Vì n < α nên Tđặt < TmaxThời gian sử dụng công suất đặt nói lên

mức độ sử dụng công thức đặt về thời

gian

n.t P

.t

P P

A

đặt

tb đặt

=

Tđặt

=

Trang 24

4 Phân phối đồ thị phụ tải cho các

nhà máy điện.

* Việc phân phối đồ thị phụ tải giữa các nhà máy trong hệ thống có ý nghĩa rất lớn đến quá trình quản lý vận hành kinh tế toàn hệ thống điện, nó quyết định một phần đến giá thành điện năng

* Cơ sở để phân bổ sản xuất cho các nhà máy là:

Đảm bảo an toàn, liên tục cung cấp điện.Giá thành điện năng thấp nhất

Trang 25

các nhà máy

thủy điện nhỏ

4 Phân phối đồ thị phụ tải cho các

nhà máy điện.

Trang 26

5 Phương pháp san bằng đồ thị phụ

tải.

Các biện pháp san bằng đồ thị phụ

tải có thể là:- Phát triển phụ tải sản xuất đều các

Trang 27

§1.5 CÁC TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN

1 Mạng điện ba pha trung tính cách

đất a Tình trạng làm việc

bình thường.

Phụ tải 3 pha O

A B C

(Sơ đồ mạng điện)

o CC

CB

I I CA O

- Mỗi pha đối với đất

có một điện dung

- Giưã các pha cũng có

điện dung, nhưng ở đây

không xét

- Chỉ xét dòng điện dung, vì dòng điện phụ

tải ba pha đối xứng không ảnh hưởng đến

tình trạng làm việc của trung tính

Trang 28

Ta có đồ thị véc tơ và các biểu thức về dòng điện và điện áp:

Nhận xét: Tổng dòng điện dung chạy

trong đất và điện áp của điểm trung tính

I o CB

I o CC

đất a Tình trạng làm việc

bình thường.

Trang 29

đất b Khi có một pha chạm

U.B

UA

U’ / A

-U / C

U’B

I / CA

I /

C ∑

I / CB

U / AB

Khi pha C chạm đất trực tiếp, điện áp

tức là xem như tại chỗ chạm đất cò đặt

dựng được đồ thị véc tơ

Trang 30

CB

3 3

U.C

U.B

UA

U’ / A

-U / C

U’B

I / CA

I /

C ∑

I / CB

U / AB

đất.

Trang 31

Giá trị dòng điện dung tại chỗ chạm đất khi có chạm đất một pha được xác định:

)

( 350

Trong đó: Ud là điện áp dây (kV)

L là chiều dài tổng các đường dây có

nối điện với nhau (km)

+ Đối với đường dây cáp: ( )

đất.

Trang 32

§1.5 CÁC TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA

Trang 33

* Chú ý:

- Trong mạng trung tính cách ly, cách điện của

mạng thiết kế theo điện áp dây Nhưng khi bị

chạm đất một pha không cho phép làm việc

lâu dài vì:

+ Có thể pha thứ hai bị chạm đất, lúc đó sẽ tạo thành ngắn mạch hai pha với đất

+ Tại chỗ chạm đất một pha xuất hiện

“hồ quang chập chờn” Do mạng điện là một

mạch vòng dao động R-L-C, hồ quang chập

chờn sẽ dẫn đến quá điện áp, có thể tới (2,5

÷ 3)Uđm Sự quá điện áp sẽ lan truyền khắp

mạng, những chỗ cách điện yếu có thể bị

chọc thủng gây lên ngắn mạch giữa các pha

Trang 34

- Trong quy trình vận hành có quy định lưới

điện có trung tính không nối đất có thể làm

việc khi một pha chạm đất ứng với trị số

dòng điện và điện áp như sau:

Trang 35

MẠNG ĐIỆN

2 Mạng điện 3 pha trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang.

a Công dụng của cuộn dập hồ quang:

- Cuộn dập hồ quang là cuộn cảm có lõi thép đặt trong một thùng chứa dầu máy biến áp (trông giống như máy biến áp lực 1 pha) có điện kháng lớn, điện trở không đáng kể Điện kháng của cuộn dập hồ quang được điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng dây hay khe hở của lõi thép.- Trong mạng điện có trung tính cách ly, khi giá trị dòng điện điện dung vượt quá giá trị cho phép thì phải nối đất điểm trung tính qua cuộn dập hồ quang, để giảm thiểu dòng điện điện dung tại chỗ chạm đất

Trang 36

3 pha

CB

I I CA O

o CC

tính cách đất,

b.Khi chạm đất

một pha: Ví dụ

pha C

Điện áp điểm trung tính cũng là

điện áp trên cuộn dập hồ quang

tăng lên bằng điện áp pha C

Trong cuộn dập hồ quang xuất

hiện dòng IL (chậm sau điện áp

trung tính 90o)

Tại chỗ chạm đất có dòng dung và

dòng điện cảm ngược chiều nhau:

∆I = IL - IcΣ

Trang 37

c Các chế độ bù:

Dòng điện IL điều chỉnh được

Nếu điều chỉnh IL thích hợp

thì dòng điện tại chỗ chạm

đất sẽ rất bé hoặc bằng

không

- Nếu IL= ICΣ thì ∆I = 0 gọi là

bù đủ, dòng điện tại chỗ

chạm đất bằng không, không

phát sinh hồ quang

- Nếu IL >ICΣ thì ∆I > 0 gọi là bù

thừa, dòng điện tại chỗ chạm

đất mang tính cảm

- Nếu IL< ICΣ thì ∆I < 0 gọi là bù

thiếu, dòng điện tại chỗ

chạm đất mang tính dung

Trang 38

MẠNG ĐIỆN

Trong thực tế vận hành phải đóng cắt đường dây, nên khó thực hiện được IL = IcΣ Mặt khác, phải điều chỉnh để còn lại một trị số ∆I nào đó để cung cấp cho rơle tác động báo hiệu cho nhân viên trực nhật biết và sửa chữa kịp thời.Giả sử mạng điện làm việc với toàn bộ

đường dây và điều chỉnh cuộn dập hồ quang sao cho IcΣ > IL, tức là bù thiếu, khi có một số đường dây cắt đi thì ∆I giảm, không đảm bảo cho rơle tác động nên có thể không nhận biết được tình trạng chạm đất một pha trong mạng Ngược lại nếu chọn số vòng của cuộn dập hồ quang sao cho IL > IcΣ , khi có một số đường dây bị cắt sẽ làm tăng giá trị ∆I, càng làm cho rơle dễ dàng tác động, dễ dàng phát hiện có chạm đất một pha

Tóm lại: Trong mạng điện ba pha có trung tính

nối đất qua cuộn dập hồ quang, cần phải bù thừa IL > IcΣ.

Trang 39

MẠNG ĐIỆN

3 Mạng điện 3 pha trung tính trực tiếp

nối đất

a Đặc điểm mạng điện 3 pha trung tính

trực tiếp nối đất:

* Pham vi ứng dụng: Mạng điện từ 110kV trở

lên đều có trung tính trực tiếp nối đất vì

các lý do sau:

- Dòng điện điện dung của chúng rất lớn do

điện áp cao và chiều dài đường dây lớn

- Cách điện pha phải thiết kế theo điện áp dây nếu trung tính cách điện Đối với mạng điện 110kV trở lên, tăng cường cách điện như thế sẽ không kinh tế Khi trung tính trực tiếp nối đất, cách điện chỉ cần thiết kế theo điện áp pha vì ở bất kỳ chế độ nào (bình thường hay chạm đất) điện áp các dây dẫn đều không vượt quá điện áp pha Như vậy đầu tư cho cách điện giảm đi

Trang 40

MẠNG ĐIỆN

a Đặc điểm mạng điện 3 pha trung tính

trực tiếp nối đất:

- Để nâng cao hiệu quả làm việc của mạng điện (tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện liên

tục), trong mạng được trang bị thiết bị tự

động đóng lại (TĐL) để tự động đóng lại các đường dây đã bị cắt ra khi sự cố, vì phần lớn các sự cố chạm đất 1 pha có tính chất thoáng qua

3 Mạng điện 3 pha trung tính trực tiếp

nối đất

Trang 41

MẠNG ĐIỆN

- Đây là mạng điện sinh hoạt, xác suất người chạm phải điện tương đối lớn Nếu trung tính của mạng này cách đất, khi một pha chạm đất tình trạng này sẽ kéo dài, người chạm phải dây dẫn pha kia phải chịu điện áp dây rất nguy hiểm

- Mạng điện pha pha điện áp dưới 500V (380/220V hay 220/127V) đều làm việc với trung tính trực tiếp nối đất không phải vì nguyên nhân tiết kiệm cách điện vì cách điện của mạng này rất rẻ, mà xuất phát từ an toàn cho người

b Chú ý:

3 Mạng điện 3 pha trung tính

trực tiếp nối đất

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	1,19 MB