Thiết bị phân phối điện

Hình 7 - 1 : Khoảng cách trong thiết bị phân phối trong nhà Ngoài ra để đảm bảo an toàn khi sửa chữa các khí cụ điện của một mạch mà mạch bên cạnh vẫn có điện phải ngăn các mạch bằng cá

Chương 7

THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 7.1 Khái niệm chung

7.1.1 Khái niệm

Thiết bị phân phối điện (TBPP) là một công trình dùng để thu nhận và phân phối điện năng Nó gồm các khí cụ điện thao tác, dây dẫn và các thiết bị phụ TBPP có thể phân loại như sau :

1- TBPP trong nhà (kín)

Trong TBPP trong nhà tất cả khí cụ điện đều đặt trong nhà và có thể chia làm hai loại: Lắp ghép và trọn bộ

Khi xây dựng loại lắp ghép người ta đưa khí cụ điện đến nơi thi công như nhà máy điện hay trạm biến áp rồi mới lắp ghép lại thành từng mạch của TBPP Đối với loại trọn bộ thì các khí cụ điện của từng mạch ( máy cắt, dao cách ly, BI, ) đã được lắp sẵn thành từng tủ, khi xây dựng chỉ cần lắp ghép các tủ lại với nhau

2- TBPP ngoài trời (hở)

Trong TBPP này, tất cả các khí cụ điện đều đặt ngoài trời Nó cũng có thể chia làm hai loại : Lắp ghép và trọn bộ

Ưu điểm của TBPP trong nhà là các khí cụ điện được bảo vệ chống mưa nắng và các tác động khác của môi trường (bụi, hơi ẩm, nhất là các hơi ăn mòn như axít, kiềm, ) Nhưng vốn đầu tư xây dựng cao nên thường xây dựng với cấp điện áp U

≤ 20KV Ở các vùng ven biển hay gần nhà máy hoá chất các TBPP điện áp 35,

110 KV cũng được xây dựng trong nhà

Ngược lại, trong TBPP ngoài trời các khí cụ điện phải chịu mọi tác động của thời tiết và môi trường Bù lại nó được xây dựng nhanh, giá thành hạ TBPP ngoài trời thường xây dựng với cấp điện áp U ≥ 35KV Tuy nhiên đối với các TB không quan trọng như ở vùng nông thôn cũng có thể xây dựng TBPP ngoài trời với cấp điện áp (6 -15) KV

7.1.2 Các yêu cầu đối với TBPP

Yêu cầu đối với TBPP là làm việc đảm bảo, kinh tế, vận hành thuận tiện, có khả năng phát triển, không gây hỏa hoạn Các TBPP cần phải đảm bảo an toàn cho các nhân viên trực nhật, không gây ngắn mạch giữa các pha và với đất, không cho các sự cố lan truyền, thay thế hoặc sửa chữa thiết bị của một mạch không phá hoại sự làm việc bình thường của các mạch khác Ngoài ra cần phải cho phép sử dụng các phương tiện cơ giới khi tiến hành sửa chữa và thay thế thiết bị Các kết cấu xây dựng đặt gần các phần dẫn điện không được nung nóng quá 500C khi cho phép

Để đảm bảo an toàn cho người, có thể chia TBPP thành từng ngăn, từng

buồng bằng các tấm ngăn, hàng rào bê tông hoặc lưới, đặt chúng ở độ cao cần

thiết, nối đất an toàn các bộ phận bằng kim loại không mang điện

Tính kinh tế của TBPP chủ yếu quyết định bởi vốn đầu tư ban đầu: Số lượng

thiết bị, chủng loại thiết bị, vật liệu tiêu hao, kích cỡ của công trình xây dựng

7.1.3 Khoảng cách cho phép nhỏ nhất trong TBPP

1 Khoảng cách cho phép giữa các phần mạng điện với nhau vàvới đất

Người ta căn cứ vào điện áp phóng điện thí nghiệm trong không khí để qui

định khoảng cách cho phép nhỏ nhất trong các TBPP Đối với cấp điện áp ≤ 220

KV dùng điện áp phóng điện thí nghiệm xung kích còn đối với điện áp 330 KV trở

lên dùng điện áp tần số công nghiệp Do tổng chiều dài của dây dẫn và thanh dẫn

trong TBPP lớn nên để giảm xác xuất phóng điện giữa chúng khi quy định khoảng

cách cho phép phải tính đến hệ số an toàn Ngoài ra cần phải lưu ý khoảng cách

giữa các pha với nhau lớn hơn khoảng cách giữa các pha với đất khoảng 10 %

Đối với thiết bị phân phối ngoài trời điện áp 35KV trở lên người ta tiêu chuẩn

hoá hai đại lượng : Khoảng cách giữa các pha với đất Ap-đ và giữa các pha với

nhau Ap-p như trong bảng sau B7-1

Đối với TBPP trong nhà điện áp thấp hơn người ta không phân biệt khoảng

cách giữa các pha với nhau và với đất mà qui định chung, vì ở đây khoảng cách

chủ yếu quyết định bởi yêu cầu ổn định động khi ngắn mạch (Bảng B7-2)

Điện áp định mức (KV) Ap.đ (cm) Ap.p (cm) Điện áp định mức (KV) A (cm)

Các khoảng cách cho trong bảng là khoảng cách trông thấy được trong không

khí, vì vậy khi thiết kế TBPP cần chú ý đến đường kính và sự đu đưa của dây dẫn

khi có gió làm cho khoảng cách giảm đi

Cần lưu ý là khoảng cách cho trong bảng B7-1 và B7-2 là khoảng cách nhỏ

nhất cho phép Trong thực tế để đảm bảo an toàn nguời ta lấy các khoảng cách lớn

hơn các trị số cho trong bảng đến hai hoặc ba lần

2- Khoảng cách giữa các bộ phận trong TBPP trong nhà

Trong TBPP trong nhà, các khí cụ và dây dẫn trong các buồng hở cần phải

được rào lại về phía hành lang phục vụ bằng lưới kim loại Chiều cao hàng rào

không được nhỏ hơn 1,7 m

(xem hình 8-1) Khoảng cách

giữa các phần mạng điện đến

hàng rào bằng lưới F cần phải

lớn hơn khoảng cách Ap.đ ít

nhất là 10cm, tức là :

F = Ap.đ + 10cm

Các dân dẫn có thể ở

ngoài buồng, chẳng hạn chạy

ở phía trên hành lang nhưng

khi đó khoảng cách C từ dây

dẫn đến sàn nhà (H.8-1) phải

tuân theo quy định, nếu

khoảng cách C nhỏ hơn quy

định phải che chắn bằng lưới

hay các tấm ngăn kín

Hình 7 - 1 : Khoảng cách trong thiết bị phân phối trong nhà

Ngoài ra để đảm bảo an toàn khi sửa chữa các khí cụ điện của một mạch mà mạch bên cạnh vẫn có điện phải ngăn các mạch bằng các buồng riêng

Bố trí các thanh góp phải đảm bảo an toàn khi sửa chữa một phân đoạn mà phân đoạn bên cạch vẫn có điện Trên hình 7-1 thanh góp bên trái và bên phải thuộc hai phân đoạn khác nhau Để đảm bảo an toàn khoảng cách D giữa hai HTTG theo mặt phẳng nằm ngang không được bé hơn trị số quy định Khoảng cách bé nhất trong TBPP trong nhà theo yêu cầu an toàn cho trong bảng 8-3

KHOẢNG CÁCH NHỎ NHẤT TBPP TRONG NHÀ THEO YÊU CẦU AN TOÀN ( B.8-3).

ĐIỆN ÁP [KV]

TÊN KHOẢNG CÁCH VÀ KÝ HIỆU

+ Khoảng cách từ dây dẫn phía trên hành

lang đến sân nhà khi không có lưới

bảo vệ C (cm)

250 250 250 275 275 350

+ khoảng cách từ dây dẫn đến hàng rào

bằng lưới F (cm)

17,5 20 22,5 28 39 90

+ khoảng cách nhỏ nhất theo mặt phẳng

nằm ngang giữa các dây dẫn thuộc các bộ

phận khác nhau D (cm)

200 200 200 220 220 300

+ Khoảng cách nhỏ nhất từ dây dẫn ở đầu

vào tòa nhà TBPP đến mặt đất khi không

có rào ngăn (cm)

450 450 450 475 475 550

3- Khoảng cách giữa các bộ phận trong TBPP ngoài trời

Trong TBPP ngoài trời người ta không ngăn các mạch với nhau và nói chung các khí cụ cũng không có hàng rào ngăn cách Để đảm bảo an toàn trong TBPP ngoài trời người ta đặt các khí cụ và dây dẫn cùng với cách điện trên các giá đỡ có chiều cao đủ lớn cần thiết

Hình 8-2 : Khoảng cách trong TBPP ngoài trời

Ta nghiên cứu sơ đồ mặt cắt của một TBPP ngoài trời như hình 8-2 Khoảng cách C từ dây dẫn đến mặt đất đối với thiết bị phân phối:

- Điện áp U ≤ 220KV là C = Apđ + 275 cm

- Đối với thiết bị có điện áp U = (330 ÷ 500)KV: C = Apđ + 220 cm

KHOẢNG CÁCH NHỎ NHẤT TBPP NGOÀI TRỜI THEO YÊU CẦU AN TOÀN

Tên khoảng cách Điện áp định mức LKVJ

+ Khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất C

+ Khoảng cách theo phương ngang giữa

các dây dẫn thuộc hai phần cạnh nhau

của thiết bị điện D (cm)

240 290 330 380 450 575

+ Khoảng cách theo phương thẳng đứng

thuộc hai phần cãnh nhau của thiết bị

điện B (cm)

115 165 205 255 280 420

Nếu dây dẫn đặt ở độ cao nhỏ hơn qui định phải được rào lại bằng lưới kim loại Trong TBPP ngoài trời chống sét van thường đặt ở độ cao không thỏa mãn kích thước qui định nến cần được rào lại

Khoảng cách theo phương nằm ngang giữa các phần mang điện thuộc hai bộ phận khác nhau bằng :

D = Apđ + 200 cm Khoảng cách nhỏ nhất theo phương thẳng đứng giữa những bộ phận mang điện thuộc các bộ phận cạnh nhau đặt trên nhau cũng như khoảng cách nhỏ nhất từ dây dẫn đến các thiết bị đang chuyên chở: B = Apđ + 75 cm

7.2 Thiết bị phân phối trong nhà

7.2.1 Thiết bị phân phối lắp ghép

Trong TBPP lắp ghép, phần lớn các khí cụ được đặt trong buồng hở, giữa thanh góp và thanh dẫn các pha khác nhau thường không có tấm ngăn Khi xây dựng TBPP lắp ghép phần lớn các khí cụ được lắp ghép với nhau tại nơi xây dựng

1- Qui trình xây dựng TBPP trong nhà kiểu lắp ghép

a Buồng đặt thiết bị

Trong TBPP trong nhà các khí cụ của từng mạch được đặt trong các buồng kín, buồng hở hay buồng chống nổ

b Thanh góp và dao cách ly thanh góp

Đây là một trong những bộ phận quan trọng nhất của TBPP Thanh góp được đặt ở phần trên cao của TBPP, ba pha đặt nằm ngang, nằm nghiêng, thẳng đứng hay đặt trên đỉnh tam giác Trong đó phương pháp đặt ngang được sử dụng rộng rãi nhất

Dao cách ly thanh góp đặt dưới thanh góp, giữa thanh góp và dao cách ly thanh góp thường có tấm ngăn bằng vật liệu chịu hồ quang Thường lưỡi dao cách

ly đặt về phía hành lang điều khiển để quan sát

c Đặt máy cắt điện

Phương pháp đặt máy cắt phụ thuộc chủ yếu vào kiểu máy cắt và lượng dầu trong nó Những máy cắt nhiều dầu thường đặt trong buồng chống nổ

Những máy cắt đặt ở tầng hai thường có hố thu dầu bằng bêtông ở dưới chúng để dầu không bị vung vãi khi bị chảy từ máy cắt ra

Máy cắt ít dầu được đặt trên tường hay trên các cấu kiện bằng thép hoặc đặt trên sàn nhà

d Bộ truyền động của máy cắt

Bộ truyền động thường đặt trên tường vững chắc ngăn cách với máy cắt để đảm bảo an toàn cho các nhân viên khi thao tác các máy cắt và sửa chữa bộ truyền động của chúng Bộ truyền động phải đặt về phía hành lang điều khiển

e Bộ truyền động của dao cách ly

Để đóng cắt dao cách ly thường dùng bộ truyền động bằng tay, chúng có thể đặt cùng tầng hay khác tầng với dao cách ly

Đặt bộ truyền động của các dao cách ly ở các tầng khác nhau điều khiển chung tại một tầng thì thao tác thuận tiện và an toàn, nhưng thiết bị phân phối phức tạp và đắt tiền

f Đặt kháng điện

Trong thiết bị phân phối trong nhà thường dùng kháng điện bê tông Chúng có thể đặt trong buồng kín hay hở và thường ở tầng thứ nhất Kháng điện có thể đặt chồng, đặt kề hay đặt nằm ngang Xung quanh kháng điện có từ trường rất lớn nên nó không được đặt gần các cấu trúc bằng thép hay bêtông cốt thép

g Đặt biến dòng và biến điện áp

Trong thiết bị phân phối trong nhà thường dùng biến dòng kiểu xuyên đặt cùng một buồng với máy cắt Biến dòng kiểu xuyên thường lợi dụng để làm sứ xuyên qua tường hay vách ngăn Biến điện áp 35KV trở lại thường đặt trong buồng có lưới che

Biến điện áp 110KV cũng đặt trong buồng hở có lưới che Do lượng dầu nhiều nên phía dưới phải có lưới rải đá dăm dày 25cm

h Đặt cáp điện lực và cáp điều khiển

Cáp điện lực từ trong TBPP chui ra ngoài qua các ống bằng gốm, nhựa, thép v.v hay qua hào cáp Khi số lượng cáp nhiều phải xây dựng hầm cáp có thông gió tự nhiên hay cưỡng bức

Cáp điều khiển cũng đặt trong hầm cáp

i Hành lang và cửa ra vào :

Trong TBPP trong nhà có thể có ba loại hành lang : hành lang phục vụ, hành lang điều khiển và hành lang chống nổ

Ngoài ra để vận hành thuận tiện và an toàn cho người, TBPP cần có một số cửa ra vào

Trong TBPP có nhiều tầng các cửa phụ ở tầng hai trở lên phải mở ra ban công có thang gác

j Phần xây dựng

Kết cấu phần xây dựng của toà nhà phụ thuộc vào kiểu máy cắt dùng cho TBPP

2- Thiết bị phân phối (3 - 6) KV

TBPP điện áp (3 - 6)KV thường dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp không có kháng điện, đây là những thiết bị công suất nhỏ được xây dựng trong nhà một tầng Buồng được chia làm ba ngăn: ngăn trên để dao cách ly thanh góp, ngăn giữa để máy cắt, ngăn dưới để dao cách ly đường dây Thanh góp được đặt ngoài buồng phía trên Ngày nay người ta sản xuất sẵn các buồng tiêu chuẩn, khi xây dựng TBPP chỉ việc ghép nối các buồng theo đúng sơ đồ nối dây

TBPP hai hệ thống thanh góp có kháng điện có thể xây dựng trong nhà một tầng hay hai tầng : Tầng trên đặt thanh góp và dao cách ly thanh góp, tầng dưới đặt máy cắt và dao cách ly đường dây, giữa hai thanh góp có tường ngăn cách

3- Thiết bị phân phối điện áp 35 và 110KV

TBPP trong nhà điện áp 35KV cũng thường có hai hệ thống thanh góp không phân đoạn và thường không có thanh góp đường vòng

TBPP 35KV có hai hệ thống thanh góp được xây dựng trong nhà hai tầng; Thanh góp và dao cách ly thanh góp đặt tầng trên, máy cắt và dao cách ly đường dây đặt ở tầng dưới Trong TBPP 35KV thanh góp thường được đặt trên đỉnh tam giác vuông

TBPP 110KV cũng thường có hai hệ thống thanh góp và khi xây dựng trong nhà thường không có thanh góp vòng Trong TBPP trong nhà 110KV thường dùng dao cách ly một cột đặt trên sàn của tầng hai

7.2.2 Thiết bị phân phối trong nhà kiểu trọn bộ

Khác với TBPP lắp ghép, trong TBPP trọn bộ toàn bộ các khí cụ sơ cấp và thứ cấp của từng mạch được lắp sẵn thành từng tủ gọi là tủ trọn bộ Khi xây dựng TBPP chỉ cần ghép các tủ với nhau theo sơ đồ nối điện, do đó xây dựng rất nhanh chóng

Tủ trọn bộ có vỏ bằng kim loại cho kín toàn bộ các khí cụ và thanh góp bên trong, do đó tránh được bụi và rất an toàn cho người phục vụ

1 Bảng phân phối

Bảng phân phối là một loại TBPP trọn bộ đơn giản nhất dùng cho điện áp U

≤ 1000V Có hai cách đặt bản : Đặt cách tường (tự do) và đặt sát tường

2 Thiết bị phân phối cở nhỏ- máy cắt di động

Trong TBPP cở nhỏ máy cắt được đặt trên bệ có bánh xe nhờ vậy khi sửa chữa có thể kéo máy cắt ra khỏi tủ Trong TBPP kiểu trọn bộ người ta hay dùng dao cách ly kiểu cắm Khi kéo ra hoặc đẩy vào cùng với máy cắt các dao cách ly kiểu cắm được cắt ra hay đóng lại

3 TBPP trọn bộ lớn, máy cắt cố định

TBPP loại này dùng cho các nhà máy điện và trạm biến áp điện áp U ≤ 35KV Thanh góp có dòng định mức I = (3000 + 5000)A và cao hơn, các máy cắt có công suất cắt đến 2500 MVA Kích thước và trọng lượng các máy cắt rất lớn nên không thể đặt trong các tủ có bánh xe di động Trong các tủ trọn bộ loại này người ta dùng dao cách ly loại thông thường

7.3 Thiết bị phân phối ngoài trời

7.3.1.Thiết bị phân phối lắp ghép

1 đặc điểm chung

Khi xây dựng TBPP ngoài trời kiểu lắp ghép người ta cũng lắp ghép các khí cụ tại công trường Đặc diểm của TBPP lắp ghép ngoài trời là không có tấm ngăn giữa các mạch với nhau cũng như giữa các phần mang điện của cùng một mạch

2- Một số qui trình xây dựng

a Dây dẫn và sứ cách điện

Trong TBPP lắp ghép ngoài trời thanh góp và các dây nối có thể là thanh dẫn cứng hay dây mềm

Dây mềm được treo trên các giá đỡ nhờ các chuổi sứ treo, còn dây dẫn cứng được giữ trên giá đỡ nhờ sứ đỡ

Để giảm độ võng của dây mềm, khoảng cách (nhịp) giữa hai sứ gần nhất không được quá (30 - 50)m Đối với thanh dẫn cứng chiều dài của nhịp quyết định bởi điều kiện ổn định động và với điện áp U ≤ 110KV, chiều dài nhịp l ≤ 8m

b Giá đỡ

Giá đỡ của TBPP ngoài trời làm bằng gỗ, thép, hay bêtông cốt thép, độ sâu của móng xác định bởi điều kiện địa chất và bằng khoảng (1,5 - 3)m Móng của máy cắt được xây nhô lên khỏi mặt đất ít nhất 10cm, có hai thanh thép chữ I giữ chặt trên trụ móng Móng máy biến áp không nhô lên và có 2 đường ray để có thể đẩy máy biến áp đến nơi sửa chữa

Để cho dầu không bị tung tóe , phía dưới máy cắt dầu và máy biến áp phải có lớp đá dăm dày 25 cm và rãi rộng hơn đáy máy

c Máy cắt ít dầu, máy cắt không khí và dao cách ly

Các khí cụ này cùng với máy biến điện áp và máy biến dòng được đặt trên những giá đỡ riêng Giá đỡ phải có độ cao đảm bảo an toàn cho người qua lại dưới dây dẫn và đảm bảo nối các khí cụ với nhau được thuận tiện Tay cầm của bộ truyền động dao cách ly được đặt ở độ cao khoảng 1,5m so với mặt đất

d Chống sét van, dây chống sét và cột chống sét

Chống sét van được đặt trên giá như dao cách ly

Dây chống sét bảo vệ chống sét đánh vào đường dây được nối vào cột đầu của TBPP Cột chống sét bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào TBPP, nó là những thanh thép tròn đặt thẳng đứng trên các cột của TBPP

e Cáp điện lực và cáp kiểm tra

Được đặt trong hầm hay hào có nắp đậy bằng vật liệu không cháy

g Bố trí các phần tử của TBPP ngoài trời

Được bố trí thành từng mạch một Bề rộng của các mạch do điện áp quyết định Bước của TBPP ngoài trời 35KV bằng (4 - 6)m , 110KV bằng (8 - 9)m, 220KV bằng ( 14 - 15)m, 400KV bằng 28m

h Chuyên chở thiết bị

Để chuyên chở máy cắt, dao cách ly, biến điện áp và biến dòng, chống sét và biến áp nhỏ khi lắp ráp, thay thế hay sửa chữa, trong TBPP phải có đường ôtô Để chuyên chở máy biến áp điện lực lớn phải có đường ray

i Hàng rào

Trong TBPP ngoài trời, người ta chỉ rào những thiết bị nào đặt thấp hơn mức qui định Bề cao của hàng rào này không được thấp hơn 1,7m Ngoài ra còn có hàng rào toàn bộ TBPP với chiều cao khoảng 2,5m TBPP ngoài trời có thể chia làm hai loại: thấp, cao Trong TBPP thấp, toàn bộ khí cụ được đặt trên một mặt phẳng nằm ngang trên các giá đỡ riêng tương đối thấp.Trong TBPP cao các khí cụ được đặt trên một số mặt phẳng nằm ngang, dao cách ly thanh góp đặt phía trên máy cắt và thanh góp đặt phía trên dao cách ly thanh góp

7.3.2.Thiết bị phân phối kiểu trọn bộ

TBPP ngoài trời trọn bộ có thể dùng cho điện áp bất kỳ Ưu điểm của nó so với thiết bị lắp ghép là rất chắc chắn, bảo vệ được cách điện khỏi bụi Thiết bị trọn bộ chiếm thể tích xây dựng ít hơn và xây dựng nhanh chóng hơn

7.4 Giới thiệu một số sơ đồ thiết bị phân phối

(Giáo viên giới thiệu trên bản vẽ A0)