Giáo trình phần điện trong nhà máy thủy điện

i 715/QĐ-CĐCĐ 20/08/2020 15:18:19 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình phần điện nhà máy thủy điện biên soạn dựa sở mục tiêu đào tạo kế hoạch giảng dạy qui định Trường Cao đẳng cộng đồng Kon Tum, dùng để đào tạo cho hệ sơ cấp Để sau trường dễ dàng thích ứng với thực tế sản xuất Nhằm mục đích thống nhất, thuận tiện cho việc giảng dạy Giáo viên việc theo dõi giảng học sinh nghề Vận hành điện nhà máy thủy điện Chúng biên soạn giáo trình phần điện nhà máy thủy điện Giáo trình phần điện nhà máy thủy điện gồm chương trình đào tạo theo lơgíc kiến thức kỹ từ bản, đơn giản, đến phức tạp, tổng hợp gần sát với thực tế Mặc dù cố gắng song giáo trình phần điện nhà máy thủy điện khơng thể tránh khỏi thiếu sót ngồi ý muốn, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp chân tình Thầy Cơ để giáo trình hoàn thiện Kon Tum, ngày tháng… năm 2020 Biên soạn Lâm Nguyên Vũ ii MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU i MỤC LỤC ii GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN BÀI 1: CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA 1.1 MÁY CẮT ĐIỆN 1.1.1 Chức phân loại máy cắt điện cao áp 1.1.2 Máy cắt nhiều dầu 1.1.3 Máy cắt dầu 1.1.4 Máy cắt khơng khí 1.1.5 Máy cắt tự sinh khí 1.1.7 Máy cắt điện chân không 1.1.8 Máy cắt khí 1.2 DAO CÁCH LY 1.2.1 Chức dao cách ly 1.2.2 Các loại dao cách ly 1.3 THANH DẪN, CÁP ĐIỆN LỰC VÀ SỨ 1.3.1 Thanh dẫn: 1.3.2 Cáp điện lực 10 1.3.3 Sứ: 11 1.4 MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 11 1.4.1 Chức năng: 11 1.4.2 Cấu tạo phân loại máy biến điện áp 11 1.4.3 Sơ đồ nối dây máy biến điện áp: 12 1.5 MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN 13 1.5.1 Chức năng: 13 1.5.2 Phân loại cấu tạo 13 1.5.3 Sơ đồ nối dây máy biến dòng 14 BÀI SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 16 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 16 2.2 CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN 16 2.2.1 Sơ đồ hệ thống góp 16 2.2.2 Sơ đồ hệ thống góp có góp đường vịng 18 2.2.3 Sơ đồ hai hệ thống góp 18 iii 2.2.4 Sơ đồ hai hệ thống góp có góp đường vịng 20 2.2.5 Sơ đồ hai hệ thống góp có ba máy cắt hai mạch - sơ đồ rưỡi 20 2.2.6 Sơ đồ đa giác 21 2.2.7 Sơ đồ cầu 21 2.3 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 22 2.3.1 Sơ đồ khối nhà máy thủy điện 22 2.3.2 Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện 23 2.4.1 Thiết bị phân phối điện áp cao 24 2.4.2 Thiết bị phân phối điện áp trung 26 2.4.3 Thiết bị phân phối điện hạ áp 26 2.5 ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 27 2.5.1 Khái niệm chung: 27 2.5.2 Hệ thống tự dùng nhà máy thủy điện 27 2.5.3 Hệ thống tự dùng trạm biến áp 28 3.2 CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH THỨ CẤP VÀ KÝ HIỆU CỦA CHÚNG 31 3.4 CÁC YÊU CẦU CỦA CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN 33 3.5 TÍN HIỆU 36 3.5.1 Tín hiệu vị trí 36 3.5.2 Tín hiệu cố 37 3.5.3 Tín hiệu báo trước 39 3.5.4 Tín hiệu huy 39 3.6 SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍN HIỆU CỦA MÁY CẮT 41 3.6.1 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển ánh sáng 41 3.6.2 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điềụ khiển âm 42 3.6.3 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt khơng khí 43 3.7 KIỂM TRA CÁCH ĐIỆN 45 3.7.1 kiểm tra cách điện mạng điện chiều 45 3.7.2 kiểm tra cách điện mạch điện xoaychiều 47 BÀI ĐIỆN MỘT CHIỀU TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 49 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 49 4.2 NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU 49 4.2.2 Dùng chỉnh lưu 49 4.2.3 Dùng ắcquy 50 4.3 ẮCQUY 50 4.3.1 Ắcquy axít-chì 50 iv 4.3.2 Ắcquy sắt - kền 51 4.4 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ẮCQUY 51 4.4.1 Chế độ nạp-phóng 51 4.4.2 Chế độ nạp thêm thường xuyên (phụ nạp) 52 4.5 SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA ẮCQUY 52 4.6 PHÂN PHỐI DÒNG THAO TÁC MỘT CHIỀU 53 BÀI THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 55 5.1 KHÁI NIỆM 55 5.1.1 Phân loại TBPP 55 5.1.2 Yêu cầu TBPP 55 5.1.3 Khoảng cách nhỏ cho phép TBPP 56 5.2 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN TRONG NHÀ 57 5.2.1 Buồng đặt thiết bị 57 5.2.2 Thanh góp dao cách ly góp 57 5.2.3 Bố trí máy cắt điện 58 5.2.4 Buồng đặt kháng điện 58 5.2.5 Hành lang cửa vào 59 5.3 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NGOÀI TRỜI 62 5.3.1 Phần dẫn điện sứ cách điện 63 5.3.2 Khoảng vượt góp, dẫn dây dẫn 63 5.3.3 Giá đỡ góp khí cụ điện 63 5.3.4 Máy cắt điện 64 5.3.5 Dao cách ly, máy biến dòng 64 5.3.6 Máy biến điện áp, chống sét 64 5.3.7 Đường giao thông 65 5.3.8 Hầm cáp điện lực cáp điều khiển 65 5.3.9 Cột chống sét 65 5.3.10 Chiếu sáng 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Phần điện nhà máy thủy điện Mã số mô đun: 01 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị học phần/mơn học/mơ đun: - Vị trí mơ đun: Mơ đun dùng để đào tạo cho nghề vận hành điện nhà máy thủy điện - Tính chất mô đun: Phần điện nhà máy thủy điện mô đun cung cấp cho học sinh kiến thức thiết bị chính, sơ nối điện hệ thống điện nhà máy thủy điện - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Phần điện nhà máy thủy điện môn chuyên ngành trang bị cho học sinh kiến thức thiết bị chính, sơ nối điện hệ thống điện nhà máy thủy điện, nguyên lý hoạt động chung biện pháp nhằm nâng cao tính an tồn, độ tin cậy điện kinh tế nhà máy điện Mục tiêu mô đun - Về kiến thức + Đọc sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện + Trình bày kết cấu thiết bị phân phối nhà máy thủy điện + Trình bày tính năng, tác dụng mạch thứ cấp; nguồn thao tác nhà máy thủy điện + Trình bày khái niệm hệ thống điện quốc gia, nhà máy điện trạm biến áp - Về kỹ + Trình bày phần tử sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện + Phát hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường thiết bị hệ thống điện nhà máy thủy điện, đưa biện pháp xử lý cố - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện tính kiên trì, tự lập, tự chủ, phát huy tính sáng tạo cơng việc + Xử lý cố hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường thiết bị hệ thống điện nhà máy thủy điện Nội dung mô đun BÀI 1: CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 MÁY CẮT ĐIỆN 1.1.1 Chức phân loại máy cắt điện cao áp Máy cắt điện cao áp (trên 1000V) dùng để đóng, cắt mạch có dịng phụ tải có dịng ngắn mạch u cầu chúng phải cắt nhanh, đóng cắt khơng gây nổ cháy, kích thước gọn nhẹ, giá thành hạ Trong máy cắt cao áp, vấn đề dập tắt hồ quang cắt ngắn mạch quan trọng Chính người ta thường vào phương pháp dập tắt hồ quang để phân loại máy cắt Máy cắt nhiều dầu: dầu vừa chất cách điện, đồng thời sinh khí để dập tắt hồ quang Máy cắt dầu: lượng dầu đủ để sinh khí dập tắt hồ quang, cịn cách điện chất rắn Máy cắt khơng khí: dùng khí nén để dập tắt hồ quang Máy cắt tự sinh khí: dùng vật liệu cách điện có khả tự sinh khí dựới tác dụng nhiệt độ cao hồ quang Khí tự sinh áp suất cao có khả dập tắt hồ quang Máy cắt điện từ: hồ quang dập tắt khe hẹp làm vật liệu rắn chịu hồ quang Lực điện từ đẩy hồ quang vào khe hẹp Máy cắt chân không: hồ quang dập tắt môi trường chân không Máy cắt phụ tải: dùng để cắt dịng phụ tải, khơng cắt dịng ngắn mạch Hồ quang dập tắt khí sinh từ vật liệu rắn tự sinh khí tác dụng nhiệt độ cao hồ quang Các thơng số máy cắt bao gồm: điện áp định mức Uđm, dòng định mức Iđm, dòng Ổn định động định mức Iđ.đm, dòng ổn định nhiệt tương ứng với thời gian ổn định định mức Inhđm, tnh, dòng cắt định mức Icđm Ở dòng cắt định mức dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn mà máy cắt cắt khơng gây hư hại cho máy cắt.Tương đương với I cđm, cịn dùng thông số công suất cắt định mức S = √3 Uđm Icđm Cũng cần nói thêm rằng, máy cắt cần phải có khả đóng mạch có dịng ngắn mạch mà đầu tiếp xúc khơng hư hại Để đặc trưng cho khả người ta dùng dịng đóng định mức Nó dịng ổn định động định mức 1.1.2 Máy cắt nhiều dầu Trên H.1-1 sơ đồ nguyên lý máy cắt nhiều dầu Thùng dầu chứa dầu máy biến áp Đối với điện áp 10kV trở lại, ba pha đặt thùng, 35kV trở lên, pha có thùng riêng Thùng làm thép lị Bề mặt lót lớp cách điện để ngăn ngừa hồ quang lan vỏ thùng Trong máy cắt ba pha đặt thùng pha đặt ngăn cách điện để tăng cường cách điện pha, ngăn ngừa hồ quang pha tràn sang Để an toàn cho người, thùng nắp kim loại nối đất Nắp thùng đúc gang khơng từ tính điện áp 35kV trở lại, 110kV trở lên làm thép lị Sứ xun đặt nghiêng để tăng khoảng cách phần mang điện khơng khí Lõi sứ xun tiếp xúc cố định 7, đầu tiếp xúc di động gắn với truyền động Máy cắt đóng cắt nhờ lị so 5, trục truyền Khi đóng, tác động vào trục truyền 6, kéo đầu tiếp xúc di động lên, lò so bị nén máy cắt trạng thái đóng Q trình cắt thực tay hay tự động Khi chốt thả lỏng, tác dụng lực nén lò so 5, đầu tiếp xúc di động nhanh chóng hạ xuống Khi hồ quang xuất hiện, bị tắt bọt khí dầu áp suất cao Hình.1-1 Máy cắt nhiều dầu Cơ cấu vít 10, 11 dùng để giữ chặt nắp thùng máy cắt Máy cắt nhiều dầu mơ tả có nhược điểm kích thước to, thời gian cắt lớn, nên dùng cho điện áp 10kV trở lại 1.1.3 Máy cắt dầu Trên hình 1-2 Dầu làm việc dập hồ quang nên số lượng ít, loại gọn, nhẹ, thiết phải có buồng dập thổi ngang Thân máy kiểu treo gắn sứ cách điện ba pha khung đỡ, pha (cực) có chỗ cắt với buồng dập tắt hồ quang riêng Có loại có thêm dầu tiếp xúc làm việc ngồi dùng cho máy có dịng định mức lớn Với máy ngắt dầu từ 35kV tới 110kV có chỗ cắt pha, máy ngắt điện áp cao có nhiều chỗ ngắt Hình.1-2 Sơ đồ cấu trúc máy cắt dầu 1- Đầu tiếp xúc di động; 2- Buồng dập tắt hồ quang; 3- Đầu tiếp xúc cố định; 4- Đầu tiếp xúc làm việc Máy ngắt dầu thưịng dùng cho TBPP nhà có điện áp 6, 10, 20, 35, đến 1l0kV TBPP ngồi trời 35, 110, 220kV có cơng suất lớn 1.1.4 Máy cắt khơng khí Trong loại hồ quang dập tắt nhờ khí thổi khơng khí nén áp suất từ (8 -20)at, cách điện sứ vật liệu rắn Cấu trúc loại máy ngắt khơng khí khác tùy điện áp định mức khoảng cách đầu tiếp xúc vào vị trí cắt cách truyền khơng khí nén vào buồng dập hồ quang, hình 1-3 Với máy ngắt khơng khí dịng định mức lớn có phần: - Mạch (dao cách li) - Mạch dập hồ quang (buồng dập, điện trở shun) Khí nén 200 N/cm2 có thời gian dập 0,01s toàn thời gian tác động khoảng 0,17s Đặt điểm: bình khí nén đặt tủ điều khiển gồm van đóng mở khí nén, nam châm điều khiển, tiếp điểm truyền động khí nén, hộp đấu nối mạch nhị thứ, tín hiệu vị trí đóng mở, áp kế khí nén, cơng tơ đếm số lần đóng cắt, Mỗi pha có truyền động riêng nên máy ngắt khơng khí đóng lại theo pha Hình.1-3 Sơ đồ cấu trúc máy cắt khơng khí 1- Bình khí nén; 2- Buồng dập tắt hồ quang; 3- Điện trở sun; 4- Đầu tiếp xúc chính; 5- Bộ cách ly; 6- Phân áp tụ Với điện áp 35kV, máy cắt có chỗ cắt buồng dập tắt hồ quang, cịn với 110kV trở lên có từ hai chỗ cắt trở lên buồng dập tắt hồ quang Ngoài chỗ cắt buồng dập tắt hồ quang cịn có cách ly 5, để tạo khoảng cách điện vững sau đầu tiếp xúc mở Máy cắt điện áp 220kV trở lên có thêm phân áp tụ điện trở Bộ phân áp điện trở dùng để phân bố điện áp buồng dập hồ quang trình dập tắt hồ quang, bảo đảm điều kiện làm việc chỗ cắt Bộ phân áp tụ dùng để làm cân điện áp đầu tiếp xúc cách ly máy cắt trạng thái cắt Q trình đóng cắt máy cắt loại H.1-3 sau: Khi cắt, khơng khí nén vào buồng dập hồ quang đẩy đầu tiếp xúc di động tách ra, hồ quang xuất hiện, lại dập tắt khí nén Thời gian dập tắt hồ quang không 0,02s Sau hồ quang bị dập tắt, khí nén tràn vào buồng cách ly, đầu tiếp xúc di động dịch chuyển, hồ quang xuất bị dập tắt khí nén Vì cách ly cắt dịng khơng lớn hạn chế qua điện trở sun, nên khơng cần luồng khơng khí thổi mạnh Ở vị trí cắt máy cắt, buồng cách ly chứa đầy khí nén để giữ cho đầu tiếp xúc mở với khoảng chừng 60 ÷ 80 mm Khi cách ly mở, ngừng cấp khí nén vào buồng dập hồ quang, tác dụng lực lò so, đầu tiếp xúc đưa vị trí đóng Đóng máy cắt tiến hành cách mở van khí nén khỏi cách ly Áp suất buồng cách ly giảm xuống, khí cịn khoảng 100N/cm2, lực lò so đủ để đẩy đầu tiếp xúc di động cách ly vị trí đóng So với máy cắt dầu, máy cắt khơng khí có ưu điểm an tồn nổ cháy, tác động nhanh tự đóng lại, khả cắt lớn, cắt tin cậy dòng điện dung, độ mịn tiếp xúc ít, dùng cho TBPP trời lẫn nhà Tuy máy cắt khơng khí địi hỏi trạm nén khí hệ thống ống dẫn khí, cấu tạo chi tiết phức tạp 1.1.5 Máy cắt tự sinh khí Hình.1-4 Máy cắt tự sinh khí BH-16; a) Hình dáng chung; b) Buồng dập hồ quang 1- Tiếp xúc di động; 2- Tiếp xúc cố định; 3- Trục; 4- Tiếp xúc dập hồ quang di động; 5- Vỏ buồng dập hồ quang; 6- Lò xo cắt; 7- Tiếp xúc dập hồ quang cố định; 8- Tấm vật liệu cách điện sinh khí Trong máy cắt tự sinh khí, hồ quang dập tắt khí vật liệu rắn tự sinh khí tác dụng nhiệt độ cao hồ quang, cách điện vật liệu rắn Trên H.1-4 giới thiệu loại thường dùng máy cắt tự sinh khí Đó máy cắt BH-16 thường dùng cho đường dây phụ tải, nên gọi máy cắt phụ tải Các tiếp xúc di động cố định 1, khơng nằm buồng dập hồ quang chúng mở trước tiên trình mở máy cắt Các tiếp xúc dập hồ quang di động cố định 4, lại nằm buồng dập hồ quang, mà có cách điện sinh khí (làm thủy tinh hữu cơ) Trong q trình mở máy cắt, sau tiếp xúc mở tiếp xúc dập hồ quang mở, hồ quang xuất buồng dập hồ quang, vật liệu sinh khí tác dụng nhiệt độ cao hồ quang tạo thành khí dập tắt hồ quang Điều khiển máy cắt thực nhờ truyền động tay truyền động điện từ 1.1.6 Máy cắt điện từ Máy cắt điện từ chế tạo với điện áp ÷ 10kV, dịng định mức tới 3200A, dịng cắt tới 40kA Chúng khơng cần dầu hay khơng khí nén để đập hồ quang Máy cắt gồm tiếp xúc làm việc (chính) tiếp xúc dập hồ quang nằm khơng khí Khi mở máy cắt, trước hết mở tiếp xúc làm việc, lúc chưa có hồ quang, sau mở tiếp xúc dập tắt hồ quang hồ qụang xuất Dướỉ tác dụng lực động điện, hồ quang bị kéo vào khe dập hồ quang làm đóng mạch cuộn dây từ trường; từ trường tạo thành đẩy nhanh hồ quang (vận tốc khoảng 30m/s) vào phía buồng dập tắt hồ quang, đồng thời bị kéo dài nên hồ quang dễ dàng bị dập tắt sau khoảng 0,01 ÷ 0,02s Máy cắt điện từ có ưu điểm an tồn nổ cháy, hao mịn tiếp xúc ít, thuận tiện cho việc đóng mở thường xuyên, khả cắt mạch cao nhược điểm cấu tạo phức tạp, chế tạo tới điện áp 15 ÷ 20kV thuận tiện cho trạm trời 1.1.7 Máy cắt điện chân không Độ bền điện chân không (áp suất 10 -10-6mmHg) cao nhiều so với khơng khí áp suất thường Tính chất sử dụng buồng dập tắt hồ quang máy cắt chân không (H.1-5) Khi mở đầu tiếp xúc, diện tích tiếp xúc giảm nhanh nên nhiệt độ tăng nhanh, kim loại bị nóng chảy thành cầu nối Sau khoảng thời gian ngắn cầu nối hóa hơi, phần hồ quang Do chân không, nên phần tử tích điện khuếch tán vào khoảng khơng nhanh hồ quang dễ dàng bị dập tắt Hơi kim loại kết chắn kim loại 5, 8; bình thủy tinh 11 bảo vệ cho buồng dập tắt hồ quang khơng bị bẩn Đẻ giảm mức độ hóa hơi, tiếp xúc phải làm kim loại khó Hình.1-5 Cấu tạo buồng nóng chảy Buồng dập tắt hồ quang mô tả máy cắt chân không cho phép chế tạo máy cắt chân khơng đóng mở 500 lần điện áp 10kV, dòng 600A 30000 lần dòng 200A Nhược điểm máy cắt chân khơng dịng cắt khơng lớn -5 1.1.8 Máy cắt khí Hình 1-6 Buồng cắt SF6 a) Vị trí đóng; b) cắt dịng lớn; c) cắt dịng bé; d) Vị trí cắt 1- Tiếp điểm hồ quang tĩnh; 2- Miệng thổi; 3- Tiếp điểm tĩnh chính; 4- Tiếp điểm động hồ quang; 5- Tiếp điểm động; 6- Buồng nén chính; 7- Tiếp điểm trượt; 8- Van trên; 9- Buồng nén phụ; 10- Xi lanh; 11- Van Hình 1-7 Các kiểu máy cắt khí SF6 a) Kiểu buồng cắt đơn, truyền động cho ba pha; b) Kiểu buồng cắt đơn, truyền động pha; 1- Buồng cắt; 2- Sứ đỡ; 3- ổ trung tâm; 4- Ổ dưới; 5- Lò xo cắt; 6- Cơ cấu truyền động; 7- Lò xo đóng; 8- Tủ điện Khí êlêga (SF6) có khả dập tắt hồ quang cao nên dùng để dập hồ quang máy cắt khí Trong máy cắt khí, hồ quang bị dịch chuyển khí ê-lê-ga mở máy cắt Trên tiếp xúc di động cố định gần nam châm pherit để tạo từ trường có hướng ngược nhau, làm dịch chuyển hồ quang 53 rơle tự động cắt MF điện áp góp giảm, ắcquy thay MF cung cấp cho phụ tải này, sau MF đóng để nạp cho ắcquy cung cấp cho phụ tải Khi nạp xong dao đổi nối cắt (vị trí 0-0’) chuyển sang chế độ phóng (1-1’) Khi phóng điện, điện áp bình ắcquy giảm, để giữ điện áp góp khơng đổi, tay phóng T1 điều chỉnh từ trái sang phải tăng dần số bình ắcquy Chế độ phụ nạp Trong chế độ phụ nạp, dao đổi nối đóng vào vị trí 1-1’, ắcquy nối vào góp tải Nguồn đồng thời cung cấp cho tải phụ nạp cho ắcquy Điều chỉnh điện áp cho tải (Utg) điều Hình 4.5 Sơ đồ nối điện chiều làm việc theo chế độ phụ nạp chỉnh điện áp nguồn 1- Nguồn nạp chính; 2- nguồn nạp phụ đảm nhận Khi có tải xung nguồn tự động cắt, việc cung cấp điện ắcquy đảm nhận Vì chế độ này, dịng phụ nạp nhỏ khơng cần sử dụng nguồn lớn chế độ nạp phóng mà thay nguồn nhỏ Hiện NMĐ TBA sử dụng chỉnh lưu, sơ đồ có hai nguồn (H.4.5) 4.6 PHÂN PHỐI DỊNG THAO TÁC MỘT CHIỀU Dòng thao tác chiều phân phối theo cụm thiết bị Các bảng điện chiều đặt gần nhà ac qui, máy nạp phụ nạp có tủ riêng, Trên tủ có dụng cụ đo lường, kiểm tra điều khiển nguồn chiều, góp để nối nguồn cáp cung cấp cho phần lưới điện chiều Vì lưới điện chiều có nhiều nhánh phức tạp, nên để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện người ta phân chúng thành lưới nhỏ độc lập, có bảo vệ riêng cầu chì áp tơ mát Việc phân chia lưới nhỏ dựa theo nguyên tắc chức làm việc: khí cụ điều khiển, bảo vệ, tự động hóa, tín hiệu, cuộn dây đóng máy cắt, động điện chiều Hình.4-6 Sơ đồ phân phối điện chiều thiết bị phân phối nhà: 1- góp tổ ác qui; 2,3,4 - phân đoạn góp chiều tương ứng với phân đoạn thiết bị điện cao áp 54 Phương pháp khác để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho thiết bị thứ cấp phân đoạn góp bảng điện chiều, cung cấp cho phần lưới từ phía, dùng cáp để cung cấp cho phần, tách riêng tổ ác qui để cung cấp cho cuộn dây đóng máy cắt phân đoạn lưới cung cấp máy cắt loại thiết bị phân phối điện cao áp Số phân đoạn góp chiều thường chọn số phân đoạn góp cao áp Mỗi phân đoạn cung cấp cáp riêng có nguồn cung cấp dự phòng cách nối với phân đoạn bên cạnh qua dao cách ly phân đoạn (H.4-6) Hình.4-7 Sơ đồ phân phối điện chiều thiết bị điện ngồi trời: 1- Đến góp ác qui; 2- tủ điều khiển Đối với thiết bị điện trời, để cung cấp điện cho tủ điều khiển máy cắt người ta thường dùng sơ đồ mạch vòng (H.4-7), tủ ứng với phân đoạn, tủ cung cấp từ bảng điện trung tâm, tủ lại lấy từ tủ lân cận qua dao cách ly cáp Như nói tủ bảng phân phối điện chiều trung tâm phân thành cụm riêng biệt, số cụm số thiết bị phân phối cụm Hình.4-8 Sơ đồ phân phối điện chiều bảng điều khiển dùng để cung cấp điện cho tủ 1- Thanh góp tổ ác qui; 2- Thanh góp tín hiệu điều khiển thiết bị 220kV; cụm ánh sáng nhấp nháy cố; 3,4,5- Các phân đoạn thiết bị 110kV Mỗi cụm cung cấp góp ứng với thiết bị 10, 110, 220kV cáp riêng có nguồn dự trữ phân đoạn bên cạnh Sơ đồ vẽ H.4-8 Câu hỏi tập Nêu ưu, nhược điểm dùng nguồn chiều máy phát chiều, chỉnh lưu ắc quy chế độ làm việc Nêu ắc quy nhà máy điện 55 BÀI THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 5.1 KHÁI NIỆM Thiết bị phân phối điện (TBPP) cơng trình dùng để thu nhận phân phối điện năng, bố trí xếp khí cụ điện, dây dẫn thiết bị phụ theo sơ đồ cấu trúc sơ đồ nối điện chọn 5.1.1 Phân loại TBPP Có nhiều cách phân loại khác phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu 1- Phân loại theo vị trí lắp đặt - Thiết bị phân phối điện nhà - Thiết bị phân phối điện trời TBPP nhà TBPP ngồi trời có cấu trúc khác phân loại như, sau: + Thiết bị phân phối kiểu lắp ghép + Thiết bị phân phối kiểu trọn 2- Phân loại theo cách xếp thiết bị - Thiết bị phân phối kiểu thấp - Thiết bị phân phối kiểu cao 5.1.2 Yêu cầu TBPP - Làm việc đảm bảo, an toàn lúc vận hành bình thường xử lý cố Khi sửa chữa khí cụ điện khơng làm ảnh hưởng đến làm việc phần tử khác, mạch khác Đây yêu cầu quan trọng Để thỏa mãn yêu cầu này, chủ yếu thực quy trình khoảng cách tối thiểu cho phép phần dẫn điện với nhau, phần dẫn điện với phần nối đất, mạch - Thuận tiện vận hành, xây lắp sửa chữa Cho phép sử dụng thiết bị giới thi cơng thay thiết bị - Có khả phát triển tương lai, phát triển phá bỏ làm ảnh hưởng đến việc cung cấp điện - An toàn chống nổ cháy, cố, nổ cháy khơng có khả lan truyền sang phần khác - Diện tích xây dựng TBPP phải hợp lý phù hợp với điều kiện cho phép Đây yêu cầu mà cần quan tâm định cấu trúc TBPP - Ngoài ra, cần ý đến kinh tế mỹ quan, hai yêu cầu thường mâu thuẫn nhau, tùy hồn cảnh thời điểm mà phối hợp cho phù hợp với thực tế 56 5.1.3 Khoảng cách nhỏ cho phép TBPP Khi quy định khoảng cách cho phép nhỏ TBPP vào điện áp phóng điện thí nghiệm Đối với điện áp 220kV trở lại dùng điện áp phóng điện xung kích, cịn với điện áp từ 330kV trở lên dùng điện áp tần số công nghiệp có xét đến hệ số an tồn Đối với TBPP nhà có điện áp định mức bé 35kV khoảng cách cho phép nhỏ không phân biệt khoảng cách pha với hay khoảng cách pha với đất mà quy định chung với điện áp chủ yếu định yêu cầu ổn định động ngắn mạch Đối với dây dẫn mềm (dây vặn xoắn) cần ý đến độ võng dây dẫn Trong thực tế, để đảm bảo an toàn thường lấy khoảng cách lớn khoảng cách nhỏ cho phép đến hai, ba lần Do đó, thông số tham khảo định khoảng cách khác Bảng 5.1 Khoảng cách nhỏ cho phép phần dẫn điện với phần tử khác TBPP nhà, (cm) Khoảng cách Ký hiệu Khoảng cách cách điện, cm, Uđm (kV) 10 22 35 110 220 Từ phần dẫn điện đến phần nối đất Ap-đ 6,5 12 18 29 Gịữa pha khác Ap-p 10 13 20 32 100 200 22 28 39 100 190 90 180 Từ phần dẫn điện đến ngăn lưới B 16,5 19 Giữa mạch khơng có ngăn G 200 220 220 220 220 290 380 Từ phần dẫn điện khơng có chắn đến D 250 250 250 270 270 340 420 Bảng 5.2 Khoảng cách nhỏ TBPP trời theo yêu cầu an toàn Tên khoảng cách Từ phần dẫn điện đến mặt đất Ký hiệu Khoảng cách (cm) Uđm (kV) 35 110 220 500 C 310 360 450 600 Giữa mạch khơng có ngăn cách theo phương nằm D ngang 240 290 380 575 Giữa mạch khơng có ngăn phần dẫn B điện đến vật chuyên chở theo phương thẳng đứng 115 165 255 420 57 Trên hình 5.1 trình bày ví dụ minh họa ký hiệu khoảng cách ghi bảng 5.1 Hình 5.1 Khoảng cách TBPP nhà theo điều kiện an tồn Hình 5.2 Khoảng cách nhỏ TBPP trời theo điều kiện an toàn 5.2 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN TRONG NHÀ Đối với TBPP nhà theo kiểu trọn kể kiểu GIS nhà máy chế tạo thành khối chủ yếu theo mạch cho sẵn giới thiệu, thiết kế phải vào mà xếp lại theo yêu cầu cần ý kích thước xác, thiết kế xây dựng yêu cầu phải đảm bảo ghép mạch với Kích thước, kiểu dáng cách bố trí phụ thuộc hoàn toàn vào nhà máy chế tạo theo loại khác nhau, bắt buộc người thiết kế phải biết trước thực Đối với TBPP nhà theo kiểu lắp ghép, cần ý điểm sau: 5.2.1 Buồng đặt thiết bị Các khí cụ mạch nên bố trí buồng riêng ngăn cách với tường ngăn, đảm bảo an tồn khơng bị ảnh hưởng vận hành sửa chữa Tùy theo thiết bị mà chọn cấu trúc buồng cho thích hợp Có kiểu buồng sau: Buồng kín: buồng bốn phía tường kín có cửa vào kín Buồng hở: buồng che phần hay toàn ngăn lưới, phần lưới, phần kín Buồng chống nổ: buồng kín chắn có khả chống nổ có lối thơng hành lang chống nổ dùng có thiết bị có chứa lượng dầu tương đối nhiều, ví dụ buồng đặt MBA, MC điện nhiều dầu Thường buồng chống nổ bố trí tầng cùng, phía có hầm chứa dầu có đường ống dẫn dầu đến hầm chứa dầu, đề phịng bị nổ khơng cho dầu lan sang buồng bên cạnh 5.2.2 Thanh góp dao cách ly góp Đây phận quan trọng TBPP, thường đặt TBPP Có ba cách đặt TG: - Ba pha đặt thẳng hàng (ngang nghiên) - Ba pha đặt thẳng đứng 58 - Ba pha đặt theo hình tam giác Dao cách ly TG đặt phía TG Trên hình 5.3 trình bày cách đặt TG dao cách ly TG với sơ đồ có hai hệ thống TG 5.2.3 Bố trí máy cắt điện Hình 5.3 Các phương án đặt góp dao cách ly góp a) Sơ đồ góp, góp đặt hành ngang b) Sơ đồ hai góp, góp đặt theo hình tam giác c) Sơ đồ hai góp, góp đặt nằm ngang Phương pháp bố trí MC điện phụ thuộc vào kiểu MC lượng dầu MC có lượng dầu nhiều 60kg phải đặt buồng chống nổ có lối thơng ngồi (H.5.4a) hay thơng hành lang chống nổ (H.5.4b) MC có 25 ÷ 60kg dầu đặt buồng hở, MC dầu khơng có dầu đặt buồng hở có lối thơng hành lang phục vụ (H.5.4d) Máy cắt đặt tầng hai (lầu một) có lượng dầu 600kg phía phải có hố thu dầu bêtơng có khả chứa tồn Hình 5.4 Các phương án đặt máy cắt buồng chống nổ lượng dầu MC, có ống thông với hố thu dầu chung cần thu 20% lượng dầu (H.5.4c) hay có ngưỡng cửa cao ngăn khơng cho dầu tràn ngồi (H.5.4d) 5.2.4 Buồng đặt kháng điện Trong TBPP thường sử dụng kháng điện bêtơng đặt buồng kín hở tầng Có ba cách đặt kháng (H.5.5) - Đặt chồng lên (H.5.5a) sử dụng với kháng đường dây số lượng nhiều dịng điện định mức từ 1000A trở lại Xk% đến 6% Đặt theo cách có ưu điểm chiếm mặt yêu cầu chiều cao lớn - Đặt theo hàng ngang (H.5.5b) sử dụng với kháng phân đoạn thường hay hình tam giác Hình 5.5 Các phương án đặt kháng điện a) Đặt chồng lên nhau; b) Đặt nằm ngang; c) Đặt hình tam giác 59 (H.5.5c) số lượng Xk% lại lớn (8÷12)% Đặt theo kiểu chiếm mặt lớn không yêu cầu chiều cao Cần ý, khơng gian xung quanh kháng có từ trường lớn Vì vậy, khơng đặt gần cấu trúc thép hay bêtông cốt thép Khoảng cách kháng với cấu trúc phải tuân theo u cầu nhà chế tạo, nói chung khơng nhỏ bán kính kháng điện 5.2.5 Hành lang cửa vào Trong TBPP có ba loại hành lang: Hành lang phục vụ: dùng để phục vụ cho việc xây lắp, sửa chữa, thay thiết bị vận hành Chiều rộng hành lang phụ thuộc vào buồng đặt thiết bị bố trí thành hay hai dãy Khi thiết bị bố trí dãy khơng bé 1m, có hai dãy khơng bé l,2m Hành lang điều khiển: hành lang có bố trí truyền động MC điện, dao CL bề rộng l,5m có dãy thiết bị 2m có hai dãy thiết bị Hành lang chống nổ: dãy đặt thiết bị có chứa dầu hành lan yêu cầu phải có khả khơng cho dầu lan sang buồng bên cạnh có cố (theo quy định buồng chống nổ) Cửa vào buồng TBPP phải thuận tiện an toàn cho vận hành Khi chiều dài phòng bé 7m cho phép có cửa vào, chiều dài từ ÷ 60m phải có hai cửa vào hai đầu, chiều dài lớn 60m hai cửa hai đầu phải có thêm cửa cho từ chỗ xa đến cửa vào khơng q 30m Các cửa vào hay phụ mở thông với hành lang hay ban cơng có thang gác để ngồi Ngồi điều trình bày trên, cần ý khía cạnh khác liên quan, ví dụ chiếu sáng, hầm cáp điều khiển, cáp điện lực, nối đất, kết cấu xây dựng, tường ngăn cách phải tuân theo quy trình riêng Hình 5.6 Các phương án bố trí hành lang TBPP nhà a) Một hành lang chung; b) Hành lang hai bên, buồng TBPP giữa; c) Hành lang chung hai dãy buồng TBPP; d) Hai hành lang hai bên, hai dãy buồng TBPP Trên hình 5.6, 5.7, 5.8 trình bày vài ví dụ TBPP nhà 10kV, 35kV bố trí dãy, hai dãy 60 Hình 5.7 TBPP trọn 10kV, hệ thống góp, có bốn phân đoạn hai kháng điện kép cung cấp, bố trí nhà tầng chia thành hai dãy, hành lang chung 61 62 Hình 5.8 TBPP nhà 10kV có hai góp bố trí hai dãy, hai tầng a) Sơ đồ bố trí; b) Mặt cắt mạch có máy cắt kháng điện (tầng 1), góp (tầng 2) Hình 5.9 TBPP trọn nhà 22kV, góp, dãy, tầng a) Sơ đồ nguyên lý; b) bố trí mặt 63 5.3 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NGỒI TRỜI TBPP ngồi trời kiểu trọn giống TBPP nhà kiểu trọn bộ, khí cụ điện phần dẫn điện thiết bị phụ khác lắp thành khối Do đó, thiết kế phải theo mẫu có sẵn khơng thể khác Còn TBPP kiểu lắp ghép người thiết kế tùy ý xếp theo yêu cầu, phải tuân thủ quy định sau đây: 5.3.1 Phần dẫn điện sứ cách điện Phần dẫn điện dùng dẫn hay dây dẫn, dùng dẫn phải sử dụng sứ đỡ, dùng dây dẫn phải dùng sứ treo Thanh góp cứng dẫn vượt qua đường thường dùng ống dẫn đồng hay nhơm, cịn TG mềm đoạn nối khí cụ với dùng dây vặn xoắn đồng hay dây nhôm lõi thép 5.3.2 Khoảng vượt góp, dẫn dây dẫn Để giảm độ võng dẫn, dây dẫn TG khoảng cách hai sứ đỡ không vượt q 6÷8m, hai sứ treo khơng vượt q 30÷50m Đối với TG thường thực sau: - Với TG cứng khoảng cách hai sứ đỡ có mạch cho tất cấp điện áp - Với TG mềm khoảng cách hai sứ treo có: mạch điện áp Uđm ≤ 35kV mạch điện áp Uđm = 110kV mạch điện áp Uđm = 220kV Giữa mạch khí cụ điện khơng có tường ngăn cách 5.3.3 Giá đỡ góp khí cụ điện Giá đỡ TG khí cụ điện gỗ, bêtơng hay thép thường dùng thép bêtông cốt thép gỗ khơng bền bảo quản phức tạp Giá đỡ TG mềm có hai dạng: dạng chữ Π dạng chữ π (H.5.10a,b) Trong hệ thống hai TG sử dụng giá đỡ kép (H.5.10c) Hình 5.10 Giá đỡ góp mềm dẫn a) Hình chữ Π; b) Hình chữ π; c) Giá đỡ kép; d) Giá đỡ dẫn 64 Với dẫn dùng giá đỡ hình 5.10d Trên hình 5.10a, b, c, d: ký hiệu giá đỡ bêtông, cịn hình 5.10e ký hiệu giá đỡ thép 5.3.4 Máy cắt điện MC điện xếp thành dãy (một hay hai dãy) giá đỡ bêtông hay thép MC dầu, MC khơng khí hay MC khí SF6 bệ bêtơng cao l0cm MC nhiều dầu Hình vẽ đơn giản MC khí SF6 cho hình 5.11 Máy cắt SF6: S1-123; 3AQ1;HGF-111/1C-110kV Máy cắt SF6: 3AQ2 ; HGF-214/2C-220kV Hình 5.11 MC bố trí dãy (H.5.11) rút gọn chiều ngang mở rộng chiều dài áp dụng số mạch ít, ngược lại MC bố trí thành hai dãy (H.5.12) rút gọn chiều dài mở rộng chiều ngang áp dụng số mạch nhiều 5.3.5 Dao cách ly, máy biến dòng Dao CL, máy biến dòng xếp theo dãy tương ứng MC giá đỡ thép hay bêtông cốt thép (kiểu thấp) giàn đỡ thép MC (kiểu cao, hình 5.12) Hình 5.12 a) Dao cách ly; b) Máy biến dòng 110kV 5.3.6 Máy biến điện áp, chống sét Máy biến điện áp, chống sét đặt giá đỡ dao CL, cấu trúc phụ thuộc vào sơ đồ nối điện có một, hai TG Hình vẽ đơn giản cho hình 5.13, kích thước cụ thể xem sổ tay kỹ thuật 65 Chống sét bố trí khơng cần giá đỡ, trường hợp cần có hàng rào ngăn cách cao khoảng 1m để đảm bảo an tồn Hình 5.13 a) Máy biến điện áp; b) Chống sét 5.3.7 Đường giao thông Trong TBPP ngồi trời, cần có đường giao thơng để phục vụ chuyên chở thiết bị xây lắp, sửa chữa, vận hành Các đường phải đủ rộng khoảng khơng đảm bảo an tồn cho người thiết bị chuyên chở thiết bị thuận tiện lại vận hành Để vận chuyển MBA phải có đường ray, kích thước đường ray phải phù hợp theo đường sắt quốc gia khoảng cách bánh xe MBA, đường sắt thiết phải đường dây có điện áp cao 5.3.8 Hầm cáp điện lực cáp điều khiển Hầm cáp điện lực cáp điều khiển chung, cáp điện lực cáp điều khiển phải đặt giá khác có nắp đậy vật liệu khơng cháy Hầm cáp điện lực chạy từ MBA điện lực đến TBPP điện áp hạ (10, 15, 22kV), hầm cáp điều khiển chạy từ MC, biến dòng, biến điện áp dao CL đến nhà điều khiển 5.3.9 Cột chống sét Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, dùng kim thu sét đặt cột anten, cột cổng đường dây điện cao ra, giá đỡ TG, không bảo vệ hết khu vực cần bảo vệ dùng thêm dây thu sét đặt thêm cột có kim thu sét vị trí cần 5.3.10 Chiếu sáng Chiếu sáng chung cho toàn TBPP trời thường sử dụng đèn pha bố trí cột anten cột cổng đường dây điện cao ra, cần đặt thêm theo hàng cột điện xung quanh hàng rào bảo vệ Trên hình 5.14, 5.15 trình bày ví dụ TBPP ngồi trời kiểu khác 66 Hình.5-14 Thiết bị phân phối điện ngồi trời 220kV hai hệ thống góp có góp vịng a) Mặt cắt mạch đường dây; b) Mặt cắt mạch máy biến áp; c) Mặt mạch đường dây máy biến áp 67 Hình.5-15 Thiết bị phân phối điện ngồi trời 110kV, hai hệ thống góp có góp vịng a) Mặt cắt mạch đường dây; b) Mặt cắt mạch máy biến áp Câu hỏi tập Thiết bị phân phối điện gì? Cách phân loại nào? Ưu, nhược điểm loại thiết bị phân phối Cách bố trí máy cắt điện TBPP ngồi trời nào? Ưu, nhược điểm cách bố trí Giải thích đường dịng điện mặt cắt mạch máy biến áp, mạch đường dây TBPP trời U ≥ 110kV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê (2001), Cung cấp điện, NXB khoa học kỹ thuật [2] Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hoà, Lã Văn Út, Đào Kim Hoa (1996), Phần điện nhà máy điện trạm biến áp NXB khoa học kỹ thuật [3] Huỳnh Nhơn, Hồ đắc Lộc (2012), Trạm nhà máy điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh ... nghề vận hành điện nhà máy thủy điện - Tính chất mơ đun: Phần điện nhà máy thủy điện mô đun cung cấp cho học sinh kiến thức thiết bị chính, sơ nối điện hệ thống điện nhà máy thủy điện - Ý nghĩa... thống điện nhà máy thủy điện Nội dung mô đun BÀI 1: CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 MÁY CẮT ĐIỆN 1.1.1 Chức phân loại máy cắt điện cao áp Máy cắt điện cao... thứ cấp; nguồn thao tác nhà máy thủy điện + Trình bày khái niệm hệ thống điện quốc gia, nhà máy điện trạm biến áp - Về kỹ + Trình bày phần tử sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện + Phát hư hỏng chế