Bài giảng Nhà máy điện và trạm biến áp Điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT BÌNH DƢƠNG A53- Đại lộ Bình Dƣơng-P.Hiệp Thành-TX.Thủ Dầu Một –T.Bình Dƣơng : (0650)822847 – Fax: (0650)825992 Website:http://www.ktkt.edu.vn KHOA: KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN- ĐIỆN TỬ  NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP LƢU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: THS NGUYỄN TƢỜNG DŨNG BÌNH DƯƠNG 09/2009 MỤC LỤC PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan 01 1.2 Các kiến thức nhà máy điện 02 1.3 Các chu trình nhiệt nhà máy nhiệt điện 09 CHƢƠNG NHÀ MÁY ĐIỆN TUABIN HƠI 2.1 Khái niệm 12 2.2 Lò 12 2.3 Tuabin 15 CHƢƠNG NHÀ MÁY ĐIỆN TUABIN KHÍ 3.1 Giới thiệu Tuabin khí 19 3.2 Nguyên lý làm việc 19 3.3 Phân loại tuabin khí 20 3.4 Các phƣơng pháp nâng cao nhiệt độ làm việc 21 3.5 Cấu tạo tuabin khí 21 CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐIỆN 4.1 Máy phát điện 27 4.2 Máy biến áp công suất 34 4.3 Hệ thống điện tự dùng 36 4.4 Khí cụ điện 37 PHẦN TRẠM BIẾN ÁP CHƢƠNG TỔNG QUAN 5.1 Tổng quan 39 5.2 Quy định đánh số TBA 39 5.3 Sơ đồ cấu trúcTBA 42 5.4 Nối đất TBA 44 CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐO LƢỜNG BẢO VỆ TBA 6.1.Nguyên lý rờ le kỹ thuật số 46 6.2.Bảo vệ trạm 47 6.3.Hệ thống báo động 47 6.4 Hệ thống đo lƣờng 48 6.5 Các hệ thống khác 50 -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp- PHẦN 1: NHÀ MÁY ĐIỆN CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Ngày nay, điện nhu cầu thiết yếu sinh hoạt sản xuất Điện thường sản xuất nhà máy điện truyền đến nơi tiêu thụ qua mạng lưới điện Chương trình bày tổng quan loại nhà máy điện, chu trình nhiệt sử dụng nhà máy nhiệt điện với số kiến thức cần thiết Hình 1-1: Hệ thống điện 1.1.1 Phân loại nhà máy điện: Nhà máy điện nơi tổ hợp thiết bị để biến đổi dạng lượng khác thành điện Nhà máy điện phân loại dựa theo nguồn nhiên liệu sử dụng theo thiết bị chuyển đổi lượng Phân loại theo nhiên liệu:  Nhà máy điện hạt nhân: sử dụng nhiệt từ phản ứng hạt nhân để vận hành tuabin  Nhà máy nhiệt điện (dùng nhiên liệu hóa thạch): lượng từ nhiên liệu hóa thạch (các loại dầu, khí tự nhiên) dùng để vận hành tuabin tuabin khí  Nhà máy địa nhiệt: đá nóng lịng đất cấp lượng sinh nước cho tuabin  Nhà máy điện dùng nhiêu liệu tái sinh: nhà máy dùng bã mía, rác thị, khí metan (từ túi khí lịng đất), sinh khối (xác động, thực vật)…để cung cấp lượng hoạt động  Nhà máy điện dùng lượng tái sinh: lượng từ sóng biển, thủy triều, gió, mặt trời, thác nước (thủy điện) Phân loại theo thiết bị chuyển đổi lượng:  Nhà máy điện dùng tuabin nước: nhà máy tuabin quay nhờ lượng giãn nở nước cánh tuabin Với nước có áp suất nhiệt độ cao (làm trung gian) sinh từ lò  Nhà máy điện dùng tuabin khí: khí cháy sinh đốt khí tự nhiên dầu phun trực tiếp vào tuabin để quay tuabin  Nhà máy điện chu trình hỗn hợp: sử dụng tuabin tuabin khí Khí tự nhiên đốt để quay tuabin khí, khói thải có nhiệt độ cao từ tuabin khí qua lò thu hồi nhiệt, lò cấp nước để hoạt động tuabin  Nhà máy thủy điện: nước từ hồ chứa quay tuabin nước kéo máy phát để phát điện  Nhà máy điện mặt trời: nhà máy điện thiết bị quay, lượng từ ánh sáng mặt trời biến trực tiếp thành điện nhờ quang voltaic  Ngoài ra, máy phát nhỏ kéo động đốt thường dùng để làm nguồn dự phịng cho bệnh viện, khu cơng nghiệp… 1.1.2 Tình hình nhà máy điện Việt Nam Các nhà máy điện Việt nam chủ yếu thủy điện nhiệt điện đốt than Gần nhờ phát triển ngành dầu khí, nhà máy nhiệt điện dùng chu trình hỗn hợp liên tục xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu tăng nhanh phụ tải Dưới giới thiệu sản lượng điện nhà máy thủy điện nhiệt điện tiêu biểu ngày -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp- Hình 1-2: Sản lƣợng cơng suất nhà máy thủy điện Hình 1-3: Sản lƣợng công suất nhà máy nhiệt điện So sánh nhiệt điện thủy điện: Chỉ tiêu so sánh Thủy điện Nhiệt điện Thời gian xây dựng Dài Ngắn Vốn đầu tư Cao Thấp Giá thành điện Thấp Cao Giá thành sửa chữa Thấp Cao 1.2 Các kiến thức nhà máy điện Để thuận lợi cho việc tìm hiểu, vận hành sửa chữa thiết bị nhà máy điện, kiến thức nhà máy điện trình bày sau 1.2.1 Áp suất: Áp suất lực tác dụng lên đơn vị diện tích  Các đơn vị thường dùng: kg/cm2, bar, psi (pound per square inch), cmH2O, cmHg…  Quan hệ đơn vị: kg/cm2≈ 0.981 bar ≈ 14.69 psi ≈ 76 cmHg ≈ 10 mH2O  Áp suất tạo theo cách: (a) trọng lượng vật chất, (b) lực khí, (c) gia nhiệt vật chất thí dụ nước Áp suất tạo trọng lƣợng vật chất: vật chất bao gồm chất rắn, 76cmHg chất lỏng khối lượng khơng khí ~ kg khí Hình 1-4 cho thấy chất rắn chất lỏng tạo áp suất 1kg/cm2 bề kg mặt vật 1c m 1cm 76 cm 1c m 1cm Áp suất kg/cm2 Hình 1-4: Áp suất đặt mặt phẳng Khơng khí mơi trường sống tác động áp suất lên vật Nhưng thường khơng ý đến nó, khơng khí ln bao quanh vật từ hướng áp suất tác động lên vật bù trừ lẫn Áp suất khí trọng -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp- lượng khối khơng khí bên vật 14.7 psi mực nước biển giảm dần đến ngồi bầu khí trái đất  Áp suất tạo lực khí: áp suất tạo có tác động khí Ví dụ như: bơm vào bánh xe, bơm nước vào đường ống…  Áp suất tạo gia nhiệt vật chất: ví dụ nước (hoặc khí) nhốt bình kín đun lên tạo áp suất bên bình giãn nở sinh Phân loại áp suất:  Áp suất khí quyển: đo Barometer, mực nước biển = kg/cm2  Áp suất tương đối, áp suất dư hay áp suất đồng hồ: áp suất mơi trường có áp suất lớn áp suất khí quyển, đo manometer  Áp suất tuyệt đối: thông số trạng thái, áp suất dư cộng áp suất khí  Chân khơng: áp suất nhỏ áp suất khí quyển, đo vacuumeter Khi hút bớt khí khỏi bình kín, bình có áp suất chân khơng  Áp suất ngược (back pressure) hay “độ chân không”: khái niệm đặc biệt dùng nhà máy điện dùng để độ chân khơng khơng hồn tồn (patial vaccum) bình ngưng Nói cách khác, áp suất tuyệt đối khỏi tuabin để đến bình ngưng “áp suất bình ngưng” Hình 1-5: Quan hệ loại áp suất 1.2.2.Nhiệt độ nhiệt: Trong nhà máy nhiệt điện, hiểu nhiệt nhiệt độ quan trọng hầu hết máy móc, thiết bị liên quan đến việc kiểm soát nhiệt độ Trong nhà máy điện hai đơn vị nhiệt độ thường dùng Celcius Fahrenheit Quan hệ: t oC   t o F  32  a Phân biệt nhiệt nhiệt độ:  Khi bỏ viên đá vào nước nóng, đá tan chảy Nước nóng viên đá mà truyền nhiệt sang, nói cách khác viên đá lạnh Dịng nhiệt di chuyển từ vật có nhiệt độ cao xuống thấp Nhiệt độ điều kiện để xác định dòng nhiệt từ vật sang vật khác  Nhiệt độ để đo vật nóng hay lạnh vật khác Khi thêm nhiệt vào vật làm gia tăng nhiệt độ vật đó, ngược lại lấy bớt nhiệt làm vật nguội b Các phương pháp truyền nhiệt: Có phương pháp truyền nhiệt:  Dẫn truyền nhiệt: nhiệt truyền từ phân tử sang phân tử khác vật sang vật khác tiếp xúc với  Truyền nhiệt đối lƣu: nhiệt truyền thành dòng từ phần sang phần khác chất lỏng hay chất khí  Truyền nhiệt xạ: lượng nhiệt dạng ánh sáng sóng xạ Nhiệt từ vật nóng truyền nhiệt xạ thẳng theo hướng Nói cách khác vật “có thể nhìn” thấy nguồn nhiệt nhận nhiệt xạ 1.2.3.Lƣu lƣợng: Nước, hơi, khơng khí, dầu, khí tự nhiên khí cháy loại lưu chất kể đến nhà máy điện Lưu chất chảy từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp Để vận hành hiệu thiết bị cần phải đo lưu lượng lưu chất Ví dụ như: lưu lượng nước cấp vào lò hơi, lưu lượng đến tuabin… Lưu lượng thể lượng lưu chất (khối lượng thể tích) di chuyển đơn vị thời gian Các đơn vị thường dùng: tấn/giờ, kg/giây, m3/giờ, l/phút…tùy thuộc vào đối tượng cần đo Lưu lượng tỷ lệ thuận với với độ chênh áp đầu vào đầu Sự ma sát -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp- bên ống, thay đổi hướng chảy, vật cản trở (như van, cáu cặn) lảm giảm áp suất dịng chảy Điều ln lưu ý q trình thiết kế vận hành nhà máy điện 1.2.4 Nguyên lý loại van bẫy: Trong nhà máy điện nào, loại ống, van, bẫy với ngã rẽ dùng để nối phần thiết bị hay thiết bị với Sau mô tả số loại van bẫy thường gặp a.Van: Các van thiết kế để thực ba chức sau: mở-đóng (onoff valve), điều chỉnh lưu lượng, ngăn dịng chảy ngược Có nhiều loại van tất cà theo vài nguyên lý Các loại van đóng mở tay, dây xích, động điện, thủy lực điện từ, hay gió nén Hai loại sau thường van nhỏ, áp suất thấp điều khiển phức tạp Van cửa van hình cầu (gate, globe valves):  Van cửa: Cửa (đĩa) van loại nêm cứng, trở dịng Vận hành đóng, mở hồn tồn; khơng dùng điều chỉnh  Van cầu: Có trở dịng cao van cửa Dùng van điều chỉnh hay thường xuyên thao tác Có thể lắp đặt cho áp suất hay đĩa van tùy theo điều kiện vận hành  Hình 1-6: Van cửa van cầu Van chiều (check valves): có ba dạng cửa quay (swing gate), cánh bướm (butterfly) dạng nâng (lift) trình bày hình bên Rõ ràng dạng nâng có trở dịng lớn Van chiều cửa quay   Van chiều cửa nâng Van chiều cánh bướm Hình 1-7: Van chiều Van bít van bi (plug, ball valves): hai dạng van có đặc điểm chung xoay 90o để đóng hay mở hồn tồn, trở dịng thấp cửa van mở có độ thơng dịng lớn Loại thường dùng cho áp suất thấp Hình 1-8: Van bít van bi Van cánh bƣớm (butterfly valves): đĩa van xoay 90o để đóng mở Van có trở dịng nhỏ van cầu lớn van van cửa, bít bi Van thường dùng áp suất thấp nhẹ tải -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp-  Hình 1-9: Van cánh bƣớm Van giảm áp van an toàn (relief, safety valves): thiết kế để tránh hư hỏng thiết bị áp suất Tuy nhiên có số điểm khác hai loại Đặc tính Áp dụng Mở van Van giảm áp An an toàn Lưu chất không nén được: Lưu chất nén được: loại nước , dầu khí Mở nhanh hồn tồn (nhảy) áp Độ mở tùy theo độ áp để suất vượt giá trị đặt (≈103%) trì áp suất nhỏ giá trị đóng nhanh lại áp suất xuống thấp đặt giá trị đặt (≈96%) Hình 1-10: Van an tồn van giảm áp b.Bẫy Bẫy (steam trap) đặt đường ống hệ thống thu hồi nước ngưng tụ Mục đích lấy nước ngưng loại khí khỏi mà không làm tổn hao giảm áp suất Bẫy lắp đặt theo sơ đồ bên Bẫy phân thành bẫy nhiệt hay bẫy khí Cũng phân thành bẫy có dịng qua liên tục (có tiết lưu) hay dịng qua gián đoạn (cửa bẫy đóng mở chập) Hình 1-11: Sơ đồ lắp đặt bẫy Bẫy nhiệt (Thermostatic traps): bẫy mở theo nhiệt độ bẫy Cơ cấu tác động dựa vào giãn nở khác cặp kim loại (bimetallic type) hay giãn nở hộp xếp kim loại (bellow type) Khi nước ngưng đầy bẫy – bẫy nguội: bẫy mỡ; qua –bẫy nóng: bẫy đóng lại Nguyên lý cấu tạo hai loại bẫy nhiệt trình bày hình bên Hình 1-12: Bẫy nhiệt -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp-  Bẩy cơ: Bẩy (Mechanical traps)Có nhiều dạng bẫy sau bẫy phao (ball float), dạng thùng ngược (inverted bucket), bẫy mở đầy nước ngược lại Hình 1-13: Bẫy Sau ký hiệu số ký hiệu thiết bị dùng sơ đồ nhiệt: Ký hiệu M Thiết bị Ký hiệu Thiết bị Van cửa Van cử thường đóng Van cầu Van cầu thường đóng Van góc Van góc thường đóng Van cửa hoạt động nhờ động Van điều chỉnh lưu lượng Van điều chỉnh S Bẫy Van điện từ Van mở nhanh S P Van ba cửa Van điện từ ba cửa Van an tồn thẳng Van an tồn góc Van chiều Van chiều có điều khiển Nối giảm Tiết lưu, ống đo lưu lượng Nối giãn nở Lược Lược giỏ đơn Lược giỏ đôi Chỉ thị lưu lượng FR Máy ghi lưu lượng Chỉ thị áp suất PR Máy ghi áp suất Chỉ thị nhiệt độ TR Máy ghi nhiệt độ Công tắc áp suất TW Lổ kiểm tra (Test Well) 1.2.5.Sự bôi trơn loại bợ trục: Khi loại thiết bị quay hoạt động, nơi phần động (rotor) phần tĩnh (stator) cọ sát sinh ma sát Kết ma sát phát nhiệt, mài mòn, cản trở chuyển động sinh tĩnh điện Ổ trục (bearing) cổ trục hay gọi ngõng trục (journal) vị trí tiếp xúc phần động phần tĩnh Để giảm ma sát hệ thiết bị cần bơi trơn Mục đích bôi trơn tách bề mặt chịu ma sát cách chen lớp dầu hay mỡ vào để giảm sinh -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp- nhiệt mài mòn Mỡ dầu dùng để bôi trơn tùy theo tốc độ quay, độ nặng, loại bợ trục sử dụng Việc bôi trơn quan trọng giá thành cho dầu mỡ ln nhiều lần rẽ giá thành cho việc thay thiết bị kim loại hư hỏng Hai lực tác động lên bợ trục lực đẩy dọc trục lực hướng kính Lực dọc trục tác động theo hai hướng song song với trục Loại ổ trục kiểu lăn có ống lót chủ yếu chịu lực hướng kính (ổ đỡ) Trường hợp lực dọc trục lớn phải dùng dạng ổ trục đặc biệt: ổ chặn Hình 1-14: Lực tác động lên ổ trục Do phân ổ trục thành hai loại chính: ổ đỡ ổ chặn a Ổ đỡ:  Ổ trục có ống lót hay ổ trục trơn (sleeve bearing): bơi trơn mỡ dầu; mỡ cho ổ trục chịu vận tốc thấp tải nặng; trường hợp vận tốc nhiệt độ cao thường dùng dầu Đối với ổ trục máy phát tuabin có tải nặng vận tốc cao dùng dầu bơm tăng áp lực  Vịng bơi trơn ổ trục ống lót: loại dùng vịng có đường kính lớn đường kính trục Vịng có phần đáy nhúng thùng dầu để lấy dầu tưới lên cổ trục trục quay Hình 1-15: Ổ trục có ống lót vịng bôi trơn Ổ bi ổ đũa (ball, roller bearing): hai loại thuộc dạng ổ trục chống ma sát Khi quay ma sát có ổ trục tiếp xúc điểm viên bi hay lăn Hai loại thường dùng mỡ để bôi trơn b Ổ chặn: Hình bên dạng đơn giản loại ổ chặn: Ổ chặn Kingsbury (Kingsbury thrust bearing) Phần tĩnh ổ trục gắn guốc (pivot shoes) vòng chặn (thrust collar) gắn phần động; tất ngập dầu vận hành  Hình 1-16: Ổ bi, ổ đũa ổ chặn -Bài giảng Môn học Nhà máy điện Trạm biến áp- 1.2.6 Bơm: Bơm thiết bị khí dùng để thay đổi áp suất gây dịng chuyển động Tuy có chung ngun lý dùng cho chất khí gọi quạt (fan) hay máy nén (compressor); dùng cho chất lỏng gọi bơm Có thể phân biệt bơm theo hai loại: (1) chổ dương (positive displacement) bơm chuyển động qua lại (piston) loại quay (rotary); (2) Bơm loại động lực (kinetic) gồm bơm ly tâm (centrifugal) bơm (injector) hoạt động theo nguyên lý Venturi a Bơm chổ dương (positive displacement)  Bơm piston: hình bên trình bày nguyên lý hoạt động bơm nâng (lift pump), bơm đẩy (force pump) bơm piston hai cấp (double action reciprocating pump); bơm thường dùng để bơm hóa chất vào hệ thống nước lị  Hình 1-17: Bơm đẩy, bơm nâng bơm piston hai cấp Bơm quay: phổ biến bơm vít (screw), bơm bánh (gear) kiểu vấu (lobe) bơm có áp suất khơng đổi Trong nhà máy điện, bơm dùng phổ biến để bơm dầu hóa chất Hình 1-18: Các loại bơm quay b Bơm động lực  Bơm ly tâm: bơm hoạt động theo nguyên lý ly tâm Bơm ly tâm đa dạng vể thể loại kích thước Sự đa dạng bơm ly tâm thay đổi cánh bơm, thân bơm số tầng bơm (một hay nhiều tầng) Nhờ thay đổi bơm có lưu lượng - Bài giảng mơn học Nhà máy điện trạm biến áp- PHẦN 2: TRẠM BIẾN ÁP CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP (POWER SUBSTATION) 5.1 Khái niệm trạm biến áp Điện sản suất nhà máy truyền tải phân phối đến nơi tiêu thụ đường dây dẫn Nhà máy điện thường cách xa trung tâm phụ tải nhà máy thủy điện đặt gần sơng có lưu lượng nước lớn, nhà máy nhiệt điện đặt gần nguồn nhiên liệu giao thông thuận lợi Trong q trình truyền tải điện có phát sinh tổn thất đường dây nên trước truyền phải đưa lên điện áp cao để truyền tải hạ xuống thấp điện áp thích ứng để đưa đến phụ tải Do trạm biến áp phần tử khơng thể thiếu hệ thống điện Hình 5-1.NHÀ MÁY ĐIỆN Hình 5-2.TRẠM BIẾN ÁP Khi thiết kế TBA thường có nhiều phương án thực Để lựa chọn định phương án cuối cùng, cần vào yếu tố sau:  Khả sản xuất truyền tải phân phối điện theo yêu cầu nhiệm vụ thiết kế với đồ thị phụ tải cho  Tính đảm bảo làm việc thiết bị toàn hệ thống Đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ làm việc bình thường bị cố  Vốn đầu tư xây dựng (V)  Tổn hao điện (chủ yếu máy biến áp đường dây) chi phí hàng năm khác phục vụ cho vận hành sửa chữa, bảo quản (P)  Ngồi cần ý đến tính đại, phát triển thời gian gần Đặc biệt cần quan tâm đến vị trí xây dựng, diện tích, khả xây dựng Ba yếu tố đầu gọi chung yêu cầu kỹ thuật, yếu tố yêu cầu kinh tế; yếu tố cuối yêu cầu lại quan trọng khơng ý mức, phương án thiết kế khơng chấp nhận điều kiện thực tế So sánh phân tích tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng cho phép ta chọn phương án hợp lý để thiết kế Một phương án coi kinh tế chi phí kinh tế C thấp 5.1.1 Phân loại TBA: Trạm biến áp dùng để biến điện áp từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác tùy theo yêu cầu Trạm biến áp chức biến đổi điện áp thơng qua máy biến áp chính, trạm phân phối điện đến phụ tải Người ta phân loại trạm theo: Điện áp Địa dư a Theo điện áp:  Trạm biến áp tăng áp: thường đặt nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng từ cấp điện áp máy phát lên cấp điện áp truyền tải 39 - Bài giảng môn học Nhà máy điện trạm biến áp- Trạm biến áp hạ áp: thường đặc gần phụ tải có nhiệm vụ biến đổi từ cấp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu phụ tải  Trạm biến áp trung gian: làm nhiệm vụ liên lạc hai lưới điện khác b Theo Địa Dư:  Trạm biến áp khu vực: cung cấp điện từ mạng điện để cung cấp điện cho khu vực lớn bao gồm: thành phố khu công nghiệp…  Trạm biến áp địa phương: cung cấp từ mạng điện phân phối, mạng địa phương hệ thống điện cấp cho xí nghiệp, hay trực tiếp cho hộ tiêu thụ với điện áp thấp  Ngồi trạm nói cịn có trạm đóng-cắt, trạm nối, trạm chỉnh lưu, trạm nghịch lưu  5.2 Quy định việc đánh số thiết bị cho TBA Tất thiết bị phụ trạm biến áp phải đánh số Quy định đánh số cho thiết bị trạm sau (theo Quy trình điều độ lưới điện): 5.2.1 Quy định đánh số đặc trƣng cho cấp điện áp: Cấp điện áp (kV) 500 220 110 66 35 22 15 10 Các cấp điện áp khác đơn vị tự quy định phải thông qua cấp điều độ điều khiển Chữ số 5.2.2 Tên cái:(Bus)  Ký tự thứ lấy chữ C  Ký tự thứ cấp điện áp  Ký tự thứ số thứ tự Riêng số ký hiệu cho vòng VD: C21: điện áp 220kV 5.2.3 Tên máy phát hay máy bù: Ký tự đầu là:  S: nhiệt điện  H: thủy điện 40 - Bài giảng môn học Nhà máy điện trạm biến áp-  GT: tua bin khí  ST:  D: diesel  B: máy bù Ký tự số thứ tự máy phát VD: S1: máy phát nhiệt điện số 5.2.3 Tên máy biến áp (Transformer) Ký tự đầu:  T: máy biến áp hay cuộn dây  AT: máy biến áp tự ngẫu  TD: máy biến áp tự dùng  TE: máy biến áp kích từ máy phát  TT: máy biến áp tạo trung tính Ký tự số thứ tự máy biến áp Đối với máy biến áp tự dùng ký tự cấp điện áp số thứ tự VD: T1: biểu thị máy biến áp số 5.2.4 Tên MC (Circuit Breaker) Ký tự thứ cấp điện áp Riêng MC tụ ký tự thứ chữ T, kháng điện ký tự thứ chữ K ký tự thứ cấp điện áp Ký tự thứ ( ký tự thứ MC tụ hay kháng) vị trí MC, theo quy định:  MC đường dây: ( hay từ 5-8 sơ đồ phức tạp)  MC máy biến áp :3  Máy biến áp tự dùng:4  MC đầu cực máy phát:0  Máy cắt máy bù:  Máy cắt tụ bù ngang:0  Máy cắt tụ bù dọc: hay sơ đồ phức tạp  MC kháng điện: hay sơ đồ phức tạp Ký tự thứ ba (4 MC kháng tụ) số thứ tự  Đối với MC đường vòng hai ký tự 00  Đối với MC liên lạc hai ký tự ký tự thứ số  Đối với sơ đồ (hay có phân đoạn) đánh số MC chẵn đánh số thứ tự chẵn, MC lẻ đánh số thứ tự lẻ  Đối với sơ đồ đa giác đánh số MC theo MC đường dây  Đối với sơ đồ 3/2, 4/3 tuỳ theo sơ đồ đánh sau:  Đánh số MC theo MC đường dây  Đánh số ký tự thứ MC (không nối với cái) số hay  Đánh số ký tự thứ theo thứ tự ngăn lộ VD: MC131: MC máy biến áp số 1, điện áp 110KV 5.2.5 Tên biến điện áp (Potential Transformer)  Kí tự đầu TU  Các kí tự sau lấy tên thiết bị mà máy biến điện áp đấu vào  Đối với thiết bị mà tên thiết bị rõ cấp điện áp sau kí tự  đầu kí tự cấp điện áp, tên thiết bị VD: TUC22: máy biến điện áp số 2, điện áp 220kV 41 - Bài giảng môn học Nhà máy điện trạm biến áp- 5.2.6 Tên biến dịng điện (Current Transformer)  Kí tự đầu TI  Các kí tự sau lấy tên thiết bị mà máy biến dòng đấu vào Đối với thiết bị mà tên thiết bị rõ cấp điện áp sau kí tự đầu kí tự cấp điện áp, tên thiết bị VD: TI 171: máy biến dòng điện áp 110kV, nối máy cắt 171 5.2.7 Tên chống sét (Lightning Arrestor-LA)  Hai kí tự đầu CS  Các kí tự sau lấy tên thiết bị bảo vệ Đối với thiết bị mà tên thiết bị khơng thể rõ cấp điện áp sau kí tự đầu kí tự cấp điện áp, tên thiết bị  Đối với chống sét van nối vàp trung tính máy biến áp thêm kí tự để phân biệt dấu phân cách số VD: CS1T1-0: chống sét mắc vào trung tính máy biến áp T1, cuộn 110kV 5.2.8 Tên DCL( Disconect Switch) Kí tự đầu tên mạch thiết bị hay máy cắt nối trực tiếp vớI DCL (đối với TU, DCL có kí tự tên TU, tên thiết bị nối trực tiếp vào DCL) dấu phân cách (-) Các kí tự quy định sau:  Cầu dao lấy số thứ tự nối với cầu dao  Cầu dao đường dây (về phía đường dây) lấy số  Cầu dao nối MBA kháng điện lấy số  Cầu dao nối với vòng lấy số  Cầu dao nối tắt thiết bị (tụ) lấy số  Cầu dao nối tời phân đoạn lấy số thứ tự phân đoạn 5.2.9 Tên cầu dao trung tính nối đất MBA  Kí tự đầu cấp điện áp  Kí tự thứ lấy số  Kí tự thứ lấy số thứ tự MBA  Kí tự thứ dấu phân cách  Kí tự thứ số 5.3 Sơ đồ cấu trúc TBA Sơ đồ cấu trúc sơ đồ Trạm biến áp sơ đồ diễn tả liên quan nguồn, tải hệ thống điện Khi thiết kế trạm biến áp, sơ đồ cấu trúc phần quan trọng có ảnh hưởng định đến tồn thiết kế Các yêu cầu chọn sơ đồ:  Có tính khả thi  Linh hoạt  Hiện đại  Đảm bảo kỹ thuật  Phát triển sau  Kinh tế Trong thực tế khó đảm bảo u cầu điều kiện có mâu thuẫn với Vì trường hợp cụ thể ta chọn sơ đồ thích ứng để đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế Khi thiết kế trạm biến áp ta đưa nhiều phương án khả thi sở phân tích ưu khuyết điểm phương án; so sánh điều kiện kỹ thuật- kinh tế chọn phương án tối ưu 5.3.1.Các dạng sơ đồ nối điện chính: Thanh góp nơi nhận điện cung cấp phân phối lại cho phụ tải Thanh góp đóng vai trị quan trọng thiết bị phân phối Trong thiết bị phân phối, người ta thường dùng hệ thống góp 42 - Bài giảng môn học Nhà máy điện trạm biến áp- a Sơ đồ hệ thống góp: Trong nhà máy điện nguồn cung cấp máy phát, trạm biến áp nguồn cung cấp cho thiết bị phân phối điện áp phía sơ cấp đường dây tải điện thiết bị phân phối thứ cấp nguồn cung cấp máy biến áp Không phân đoạn Phân đoạn dao cách ly Phân đoạn máy cắt Ưu điểm sơ đồ hệ thống góp đơn giản giá thành hạ Dao cách ly làm nhiệm vụ bảo đảm an tồn tiến hành sửa chữa đóng cắt khơng có dịng điện Nhược điểm sơ đồ hệ thống góp phân đoạn máy cắt cố hay sửa chữa phân đoạn, phân đoạn, nguồn cung cấp đường dây nối với phân đoạn phải ngừng làm việc Khi sửa chữa máy cắt mạch đó, mạch tạm thời điện Việc phân loại góp tăng cường độ tin cậy làm việc sơ đồ hệ thống góp Số phân đoạn xác định số lượng công suất nguồn cung cấp Đa số trường hợp số phân đoạn số nguồn cung cấp Số đường dây phân phối phân đoạn cho cắt phân đoạn không dẫn đến việc ngừng làm việc hộ tiêu thụ quan trọng, hộ tiêu thụ quan trọng cần cung cấp từ nguồn lấy từ hai phân đoạn khác b Sơ đồ hệ thống góp: Sơ đồ hai hệ thống góp có máy cắt mạch vẽ hình sau: Sơ đồ hai hệ thống góp Có phân đoạn góp làm việc 43 - Bài giảng môn học Nhà máy điện trạm biến áp- Mỗi nguồn cung cấp đường dây nối với góp qua máy cắt hai dao cách ly góp Một hệ thống góp làm việc với hệ thống góp dự trữ, dao cách ly nối với góp làm việc đóng lại, dao cách ly nối với góp dự trữ cắt Sự liên lạc hai hệ thống nhờ máy cắt nối MCn Ưu điểm sơ đồ hai hệ thống góp sửa chữa góp mà khơng hộ tiêu thụ bị điện, sửa chữa dao cách ly mạch có mạch bị cắt điện, nhanh chóng phục hồi làm việc thiết bị ngắn mạch hệ thống góp làm việc, sửa chữa máy cắt mạch bất kì, mạch ngừng làm việc lâu dài Nhược điểm sơ đồ hai hệ thống góp dùng dao cách ly thao tác đóng cắt mạch điện song song Nếu thao tác nhầm lẫn dẫn đến hậu nghiêm trọng Mặc khác không phân đoạn góp làm việc ngắn mạch gây điện toàn thiết bị Để khắc phục nhược điểm này, người ta vận hành song song hai hệ thống góp Khi máy cắt nối góp đóng vai trị máy cắt phân đoạn Chế độ vận hành áp dụng rộng rãi cho thiết bị có áp từ 35kV trở lên Mỗi phân đoạn có máy cắt nối để nối phân đoạn với góp dự trữ 5.4 Nối đất cho TBA 5.4.1 Khái niệm: Nối đất cho trạm biến áp có tác dụng để tản vào đất dịng điện cố (do rò cách điện, ngắn mạch chạm đất,…) dòng điện sét giữ cho điện phần tử nối đất thấp Như nối đất hệ thống thu sét đóng vai trị quan trọng việc phát huy tác dụng bảo vệ hệ thống thu sét Nếu nối đất không đạt u cầu nhiều hậu cịn xấu khơng đặt hệ thống thu sét Bởi hệ thống thu sét với độ cao vượt hẳn độ cao cơng trình, có tác dụng câu sét vào cơng trình (có nghĩa xác suất sét đánh phụ thuộc vào độ cao), tổng trở xung hệ thống nối đất tản dòng sét cao, điện áp giáng xung hệ thống nối đất đủ cao để gây nên phóng điện ngược, đến phận mang điện trang thiết bị trạm Phóng điện ngược trạm (và đoạn đường dây gần trạm), tạo nên dạng sóng cắt có biên độ độ dốc lớn, nguy hiểm cho cách điện dọc MBA Để cho trạm biến áp hoạt động tốt điều kiện lúc làm việc bình thường, lúc có cố bị sét đánh phải ta phải thực nối đất cho trạm tuân theo yêu cầu kỹ thuật khắt khe 5.4.2 Phân loại: Tuỳ theo chức nối đất ta có ba dạng nối đất chính:  Nối đất làm việc: có nhiệm vụ bảo đảm làm việc trang thiết bị điện điều kiện bình thường cố theo chế độ qui định như: nối đất điểm trung tính cuộn dây máy phát, máy biến áp, máy bù, nối đất máy biến áp đo lường, nối đất pha hệ thống pha - đất  Nối đất an toàn hay nối đất bảo vệ: có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho người phục vụ cách điện trang thiết bị điện bị hư hỏng gây rò điện chẳng hạn: nối đất vỏ máy phát, vỏ máy biến áp, vỏ thiết bị vỏ cáp, nối đất kết cấu kim loại trang thiết bị phân phối điện… Nói chung nối đất phận kim loại lúc bình thường có điện khơng, cách điện bị xuyên thủng hay phóng điện mặt có điện khác khơng  Nối đất chống sét: nhằm tản dòng điện sét vào đất giữ cho điện phần tử nối đất không cao tránh tượng phóng điện ngược từ phần tử đến phận mang điện trang thiết bị điện khác Đó nối đất dây thu sét, cột thu sét, nối đất kết cấu kim loại bị sét đánh… Trong nhiều trường hợp, hệ thống nối đất đồng thời thực hai ba nhiệm vụ Đối với trạm biến áp đặt trời có điện áp lớn 110 kV, phần lớn hệ thống thu sét (HTTS) đặt kết cấu cơng trình trạm, nên dịng điện 44 - Bài giảng môn học Nhà máy điện trạm biến áp- sét tản qua mạch nối đất an tồn, trước hết ta phải thiết kế hệ thống nối đất (HTNĐ) an tồn trạm, sau tính tốn kiểm tra HTNĐ theo u cầu chống sét 5.4.3 Việc dùng chung hệ thống nối đất: Việc dùng chung hệ thống tiếp đất nhằm nhiều mục đích Ví dụ hệ thống tiếp đất vận hành, điểm trung tính máy biến áp nối đến hệ thống tiếp đất, đồng thời vỏ thiết bị điện trạm biến áp nối đến hệ thống tiếp đất để thực tiếp đất bảo vệ Hay hệ thống tiếp đất bảo vệ vỏ thiết bị điện cao áp dùng đế nối đến vỏ thiết bị điện áp thấp Việc dùng chung hệ thống tiếp đất có ưu điểm tránh chênh lệch điện xuất vỏ thiết bị dùng hệ thống bảo vệ tiếp đất riêng lẻ, đồng thời làm cho hệ thống tiếp đất trở nên kinh tế đơi lúc trở nên hiệu ta có điện trở chạy vào đất bé Tuy nhiên sử dụng chung hệ thống tiếp đất, phải đặt vấn đề sau: trường hợp nhiều người tiếp xúc với vỏ trang thiết bị điện áp thấp cao điện áp tiếp xúc tối đa cho phép nhỏ 40V 5.4.4 Tính tốn, thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp: Đối với lưới điện 110kV trở lên thuộc hệ thống có trung tính trực tiếp nối đất (có dịng ngắn mạch chạm đất lớn 500A) Theo qui phạm nối đất trang thiết bị điện hành, điện trở nối đất an toàn trạm phải thoả mãn yêu cầu: R< 0,5Ω Đây qui định ngặt nghèo, trạm có kích thước khơng lớn đất khu vực trạm có điện trở cao Để phần dễ dàng thoả mãn yêu cầu để giảm bớt chi phí xây dựng HTNĐ thiết kế cần tận dụng kết cấu kim loại nối đất sẵn có, nối đất tự nhiên (NĐTN), có điện trở tản Rtn Nếu gọi phần nối đất thiết kế nối đất nhân tạo (NĐNT), có điện trở tản Rnt theo qui phạm trên, điện trở tản tổng toàn HTNĐ phải thoả mãn yêu cầu: Rtn Rnt   0,5 R  Rtn  Rnt   R  1  nt Qui định Rnt