quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp

QLVH đường dây và trạm 1 Chương I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN I.1- Điện trường và từ trường: Điện trường và từ trường là hai môi trường vật chất đặc biệt luôn luôn cùng tồn tại song song với nhau, có điện trường thì có từ trường, hoặc ngược lại có từ trường thì có điện trường. I.1.1- Điện trường: 1. Định nghĩa: Điện trường là môi tr ường vật chất đặc biệt trong đó lực tác dụng lên một vật mang điện tỉ lệ với điện tích của vật đó và không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của vật. Như vậy muốn có điện trường cần phải có các vật mang điện tích, điện tích sinh ra điện trường. Điện tích càng lớn thì điện tr ường càng mạnh. 2. Lực điện động: Nếu ta đưa vào điện trường của một điện tích Q một điện tích thử q, lực tác dụng của điện trường lên điện tích q theo định luật Cu lông sẽ là: r 1 F = ( Q.q / 4 π ε r ε 0 r 2 ) r 2 Trong trường tĩnh điện lực tác dụng giữa 2 điện tích theo định luật Cu lông sẽ là: r 1 F = ( Q 1 .Q 2 / 4 π ε r ε 0 r 2 ) r 2 Lực tác dụng của điện trường lên một đơn vị điện tích trong điện trường được gọi là cường độ điện trường. Cường độ điện trường được tính như sau: r 1 E = F/q = ( Q/ 4 π ε r 2 ) N/C - Niu tơn / cu lông r 2 Trong đó : F - lực tác dụng giữa các điện tích , N - Niu tơn Q, q 1 , q 2 - Các điện tích , C- đọc là culông ε = ε 0 . ε r - Hằng số điện môi của môi trường , F/ m- pha ra/ mét . ε 0 = 1/4π9.10 9 = 8,86. 10 -12 , F/m - hằng số điện môi chân không . ε r là hằng số điện môi tương đối của môi trường . r là khoảng cách giữa 2 điện tích , m - mét Điện trường nằm giữa 2 bản cực của tụ điện, nói cách khác lớp điện môi nằm giữa 2 bản cực tụ điện là điện trường. Điện dung là đại lượng đặc trưng cho điện trường C = Q/U QLVH đường dây và trạm 2 C là điện dung F . pha ra U là điện áp trên 2 bản cực của tụ điện V. von Điện dung của một số kiểu tụ điện có thể tính bằng các công thức trong bảng Điện dung của một số kiểu tụ điện (đơn vị đo chiều dài tính là cm) Sơ đồ cấu tạo Tên gọi và đặc đ iểm Điện dung C Tụ điện bản cực phẳng ε S / d Tụ điện bản cực hình trụ 2 π ε l / ln Tụ điện nhiều lớp có cực phẳng n S / ∑ 1 Tụ điện nhiều lớp có cực hình trụ 2π l / ∑ ln 1 d K ε K R2 R1 RK/RK1 εK n QLVH đường dây và trạm 3 Tụ điện có dạng hai trụ đặt song song 2π ε l / ln ( ) g 1 = h 1 - √ h 2 – R 1 2 h 1 = g 2 = h 2 - √ h 2 2 – R 2 2 h 2 = 3. Biểu diễn điện trường: Ta có thể biểu diễn điện trường bằng các đường sức. Đường sức điện trường là các đường cong không khép kín, có chiều xuất phát ở điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Trong điện trường các điện tích khác dấu sẽ hút nhau, các điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau. Khi điện tích càng lớn thì điện trường càng m ạnh, các điện tích càng gần nhau thì lực tác dụng của điện trường càng lớn. Tại vùng xa nhất được gọi là biên giới điện trường thì lực điện trường sẽ bằng không. Điều này cho phép giải thích vì sao khi sự cố ngắn mạch lưới điện sẽ rất nguy hiểm, lúc này lực điện động tăng lên rất lớn bẻ vặn thanh cái, bẻ vỡ sứ, phá hỏng thiết bị. a 2 b 1 a 1 b 2 d 0 R 1 2 – R 2 2 2 2d 0 d 0 R 2 2 – R 1 2 2 2d 0 1 Biểu diễn điện trường bằng đường sức QLVH đường dây và trạm 4 I.1.2- Từ trường: 1- Định nghĩa: Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt trong đó có lực tác dụng lên vật có từ tính. Vật liệu có từ tính là loại vật liệu có sẵn yếu tố từ còn gọi là mô men từ. Bình thường các mô men từ có chiều sắp xếp lộn xộn, khi chịu ảnh hưởng của từ tr ường các mô men từ sẽ sắp xếp lại cùng chiều, ta gọi đó là trạng thái từ hoá. Một số vật liệu từ tính sau khi bị từ hoá có khả năng lưu giữ lại từ trường ta gọi đó là nam châm vĩnh cửu. Nam châm có khả năng hút được các vật liệu từ tính. Vật liệu từ tính còn gọi là vật liệu sắt từ. Nam châm vĩnh cửu có chiều từ trường cố định theo hướng Bắc Nam. Muốn biết đó có phải là vật liệu từ tính hay không ta chỉ cần đưa vật liệu này lại gần một nam châm vĩnh cửu, nếu đúng thì nó sẽ bị nam châm hút ngay. Về bản chất thì các môi trường đều cho phép từ trường đi qua như nước, không khí, thủy tinh, sắt , thép, đồng nhưng với những vật liệu phi từ tính thì khả năng truyền d ẫn từ rất kém và năng lượng từ trường sẽ bị mất đi nhiều 2. Biểu diễn từ trường: Biểu diễn từ trường bằng đường sức từ Độ mạnh hay yếu của từ trường được đánh giá bằng đại lượng cảm ứng từ B Đường sức từ của từ trường đều đi qua mặt S vuông góc vớ i nó được gọi là từ thông và được tính là: Φ = BS , wb - way be Từ thông còn có đơn vị khác là Macxoen, 1 Macxoen = 10 -8 Wb Các vật liệu đều có độ từ thẩm khác nhau (còn gọi là khả năng lưu trữ từ), từ thẩm của vật liệu từ được đặc trưng bằng hệ số từ thẩm μ = μ / μ x . μ x là hệ số thẩm từ tuyệt đối của môi trường Cường độ từ trường đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường được tính là: QLVH đường dây và trạm 5 H = A/m Trong đó : Φ là từ thông, wb. B là cảm ứng từ , wb/m 2. S là tiết diện của mặt phẳng có từ thông đi qua, m 2 . H là cường độ từ trường, A/m. μ / μ 0 là hệ số thẩm từ của vật liệu, H/m. μ 0 = 1,26. 10 – 6 là hệ số từ thẩm của chân không, H/m.Hen ri/ mét μ / = “ 1 “ với vật liệu phi từ tính . = “ vài nghìn ” với vật liệu sắt từ . Nếu một cuộn dây mang điện, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một sức từ động hay còn gọi là lực từ hoá. F = WI , Am pe vòng . I là dòng điện hiệu dụng đi qua cuộn dây, A. W là số vòng của cuộn dây, vòng. Nếu ta đặt trong từ trường một dây dẫn không có dòng đ iện đi qua, từ trường không gây ảnh hưởng đến dây dẫn. Nhưng khi có 1 dòng điện đi qua dây dẫn dù là nhỏ, lập tức xuất hiện một lực tác dụng của từ trường lên dây dẫn, ta gọi là lực điện từ. - Khi dây dẫn đặt vuông góc với từ trường thì lượng đường sức từ đi cắt ngang qua dây dẫn là lớn nhất, lực tác dụng của t ừ trường lên dây dẫn là cực đại: F max = B.I.l B là cảm ứng từ , wb/m 2. I là cường độ dòng điện, A. l là phần chiều dài dây dẫn nằm trong từ trường, m. - Khi dây dẫn đặt không vuông góc với từ trường, dưới một góc α thì lực tác dụng của từ trường lên dây dẫn là : F = F max sin α B B α Trường hợp đặt vuông góc Trường hợp đặt nghiêng một góc α Dây dẫn có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường. B μ / μ 0 I I QLVH đường dây và trạm 6 Xác định chiều tác dụng của từ lực lên dây dẫn bằng quy tắc bàn tay trái Khi có từ thông biến đổi đi qua cuộn dây, trong cuộn dây sẽ sinh ra một sức điện động cảm ứng “ e ” Khi từ trường được sinh ra do một dòng điện xoay chiều hình sin thì sức điện động cảm ứng được tính như sau E = 4,44 f W B c S c 10 - 8 Trong đó: E - Sức điện động cảm ứng, V B c - Cảm ứng từ của lõi thép, Wb/m 2 S c - Tiết diện của lõi thép, m 2 . f - Tần số dòng điện xoay chiều hình sin, Hz. Từ trường đều có các đường sức từ song song với nhau. Nếu cho dây dẫn điện di chuyển trong 1 từ trường đều, trong dây dẫn cũng sinh ra 1 sức điện động cảm ứng. Trường hợp phương chuyển động của dây dẫn vuông góc với từ trường đều e = B l v Trong đó : v là tốc độ di chuyển c ủa dây dẫn, m/s. Quy tắc bàn tay trái: Cho chiều đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều dòng điện, hướng theo ngón tay cái xoè ra là chiều từ lực . e = - w d Φ dt Chiều tác dụng của từ trường QLVH đường dây và trạm 7 Xác định chiều của sức điện động cảm ứng trên dây dẫn bằng quy tắc bàn tay phải 3. Hiện tượng cảm ứng điện từ: Hiện tượng cảm ứng điện từ là qúa trình biến đổi điện thành từ và biến đổi từ thành điện. Nhờ có hiện tượng cảm ứng điện từ mà chúng ta có thể chế tạo ra điện, truyền dẫn và biến đổi năng lượng điện trong quá trình khai thác sử dụng. 4. Hi ện tượng tự cảm: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng tự sinh ra sức điện động cảm ứng trên chính dây dẫn ấy khi dây dẫn đó có 1 dòng điện biến thiên đi qua. Dòng điện biến thiên sẽ sinh ra một từ trường có từ thông biến thiên, từ thông này sẽ sinh ra sức điện động tự cảm ngay trên dây dẫn. e L = - L mỗi cuộn dây sẽ có một hệ số tự cảm L khác nhau 5. Hiện tượng hỗ cảm: Hiện tượng hỗ cảm là hiện tượng sinh ra sức điện động cảm ứng trên dây dẫn lân cận khi có 1 dòng điện biến thiên đi qua một dây dẫn khác. Dòng điện biến thiên sẽ sinh ra một từ trường có từ thông biến thiên, từ thông này sẽ móc vòng qua cu ộn dây lân cận và sinh ra sức điện động hỗ cảm trên dây dẫn. e M = - M mỗi cuộn dây sẽ có một hệ số hỗ cảm M khác nhau Quy tắc bàn tay phải: Cho chiều đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, hướng theo ngón tay cái xoè ra là chiều chuyển động của dây dẫn. Chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của sức điện động cảm ứng (e). di 1 dt di 2 dt L Φ L Φ M Hiện tượng tự cảm Hiện tượng hỗ cảm QLVH đường dây và trạm 8 Trong đó: L - hệ số tự cảm, [H]. Đọc là Hen ri. M - hệ số hỗ cảm, [H]. Đọc là Hen ri i 1 , i 2 - Dòng điện đi trong dây dẫn thứ nhất và dòng điện đi trong dây dẫn lân cận [A]. Đọc là am pe 6. Các đại lượng cơ bản của từ trường: a. Từ thông: + Định nghĩa: Lượng đường sức từ của từ trường đều đi qua mặt S vuông góc với nó được gọi là từ thông và được tính là: Φ = BS - Wb Ký hiệu: Φ [wb]. b. Cảm ứng từ: + Định nghĩa: Cảm ứng từ B là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của từ trường tại một điểm. Ký hiệu: B [wb/m 2. ] c. Cường độ từ trường: + Định nghĩa: Cường độ từ trường đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường . Ký hiệu: H d. Hệ số thẩm từ tương đối: μ là tỉ số giữa cường độ tự cảm trong môi trường nào đó với cường độ tự cảm trong chân không mà do cùng một dòng đi ện gây ra. e. Hệ số thẩm từ tuyệt đối: μ x là đại lượng đặc trưng cho tính dẫn từ trong một môi trường nào đó được tính bằng tỉ số giữa cường độ tự cảm và cường độ từ trường tại mỗi điểm. B μ x = H B = µ x .H I.1.3- Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường: Điện trường và từ trường luôn luôn song song cùng tồn tại, có điện trường là có từ trường và ngược lại có từ trường thì sẽ có điện trường ta gọi là cảm ứng điện từ, năng lượng trong hai môi trường vật chất này có thể chuyển đổi cho nhau và tuân µ = B B 0 QLVH đường dây và trạm 9 theo định luật bảo toàn năng lượng, tuy nhiên năng lượng trong điện trường và từ trường không phải là vô hạn. Các thiết bị điện như máy biến thế, máy điện quay, máy cắt điện, chấn lưu đèn tuýp được chế tạo dựa trên cơ sở mối quan hệ của điện trường và từ trường. I.2- Hệ thống điệ n xoay chiều 3 pha: I.2.1- Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều 3 pha: 1. Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin: Khi phần ứng quay với tốc độ ω theo chiều ngược chiều kim đồng hồ các thanh dẫn cắt từ trường sinh ra sức điện động cảm ứng, chiều s.đ.đ cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải. Sức điện động của khung dây bằ ng: ∗ e = e ab + e cd khi khung chỉ có 1 vòng dây. e ab = e cd = B.v.l = B max .v.l.Sinα e = 2B max .v.l.Sinα ∗ e = 2wB max .v.l.Sinα khi khung dây có W vòng. Khi α = π/2 cạnh khung dây nằm cùng trục cực thì B = B m , lúc này sức điện động đạt cực đại: ∗ e = 2wB max .v.l.Sinα = E max Vậy ở các vị trí khác nhau của khung dây s.đ.đ của khung dây là: ∗ e = E max .Sinα Nếu rô to quay với tốc độ góc là ω thì góc quay α sau thời gian t là: α = ωt Do đó sức điện động sinh ra trong khung dây có thể viết tổng quát là: ∗ e = E max . Sin ωt Phương trình Sức điện động 3 pha được biểu diễn là: e A = Emax sin ωt e B = Emax sin ( ωt + 2π/3 ) e C = Emax sin ( ωt - 2π/3 ) Tất cả các máy phát điện dù được chạy bằng nhiệt điện, thuỷ điện hay khí ga đều được chế tạo dựa trên nguyên lý này. I.2.2- Chu kỳ và tần số: 1. Định nghĩa: ∗ Chu kỳ là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó dòng điện lặp lại sự biến thiên cũ. Chu kỳ ký hiệu là T. Đơn vị tính bằng (s) ∗ T ần số là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây. f = 1/T. Tần số f tính bằng (Hz) 1KHz = 10 3 Hz. 1MHz = 10 6 Hz. Tần số công nghiệp điện là: f = 50 Hz. QLVH đường dây và trạm 10 2. Quan hệ giữa tần số và tốc độ: Mối quan hệ giữa tần số và tốc độ quay của máy điện quay được tính theo biểu thức sau: n = 60 f/ p Trong đó: n là tốc độ quay (vòng/phút). f là tần số nguồn điện (Hz). p là số đôi cực của máy điện. 3. Quan hệ giữa tần số f và tốc độ góc ω: Ta dùng biểu thức α = ωt hay ω = α / t Nếu máy điện có một đôi cực thì khi rô to quay được 1 vòng, s.đ.đ thực hiện được 1 chu kỳ tức là: α = 2π khi t = T. Do đó: ω = α / t = 2π/T = 2πf. ω = 2πf ω là tốc độ góc tính bằng rađian/giây. I.2.3- Các trị số hiệu dụng, cực đại, tức th ời của các đại lượng dòng điện, điện áp, sức điện động: 1. Định nghĩa: Trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều có giá trị tương đương với dòng điện một chiều khi chúng cùng đi qua một điện trở trong cùng một thời gian bằng 1 chu kỳ T toả ra cùng một nhiệt lượng như nhau: Ký hiệu: I - [ A ] am pe Tương ứng ta có: Trị số hiệu dụng của điện áp là U- [ V ]von Trị số hiệu dụng của sức điện động là E- [ V ]von B ω 1 2 0 ° eA eB eC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TẠO RA SỨC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA VÀ 3 PHA [...]... khả năng lực cho dây dẫn khi bắt vào sứ Khi dùng các chuỗi sứ néo, đường dây sẽ được liên hệ với nhau bằng dây lèo cho cùng một pha ∗ Cột hãm cuối thường được đặt ở cạnh trạm biến áp có tác dụng triệt tiêu lực tác dụng vào trạm biến áp Cột cuối còn có tác dụng làm việc độc lập giữa đường dây với trạm biến áp, cho phép hoàn thành việc xây dựng đường dây trước khi xây dựng trạm biến áp ∗ Cột góc còn... QLVH đường dây và trạm trí đặt máy cắt đường dây Auto reclosers máy biến dòng làm nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho bảo vệ rơle Máy biến điện áp Máy biến dòng II.1.8- Máy biến điện áp đường dây: Máy biến điện áp đường dây làm nhiệm vụ chủ yếu để cấp điện áp cho công tơ điện tại các điểm đo đếm điện năng tại các ranh giới giữa các điện lực Ngoài ra tại các vị trí đặt máy cắt đường dây Auto reclosers máy biến. .. QLVH đường dây và trạm Chương II QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN II.1- Thiết bị điện trên đường dây trên không: II.1.1- Chống sét ống CSO và dây chống sét: 1 Chống sét ống CSO: Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện nối với chúng đều phải chịu tác dụng của sóng sét truyền từ đường dây đến Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn nhiều điện áp. .. máy cắt và trước các đầu cáp xuất tuyến II.1.4- Cầu dao đường dây: Cầu dao đường dây thường dùng loại ngoài trời có nhiệm vụ chính là để cách ly và phân đoạn các đoạn đường dây trong vận hành hoặc khi sự cố đường dây Việc sử dụng cầu dao đường dây phải tuân theo quy định của quy trình thao tác phân đoạn sự cố Tuyệt đối không được thao tác cầu dao đường dây trong điều kiện đường dây có tải và khi có... dụng lên cột như trọng lượng bản thân cột, dây dẫn và các phụ kiện khác khi vận hành bình thường hoặc cả khi có gió bão Bắt dây vào sứ đứng, cột néo thẳng Bắt dây vào sứ treo, cột néo Bắt dây vào sứ đứng, cột hãm cuối Hướng néo cột Cột ∝ Chiều đường dây P Góc chuyển hướng Chiêù chuyển hướng của đường dây Cột chuyển hướng và cách đặt néo cột 26 QLVH đường dây và trạm 4 Móng cột điện Móng cột điện làm bằng... BÊ TÔNG VÀ LIỀU LƯỢNG PHA TRỘN BÊ TÔNG 27 QLVH đường dây và trạm II.2.3- Dây néo: 28 QLVH đường dây và trạm Dây néo làm nhiệm vụ tạo ra lực ngược chiều và cân bằng với lực cơ giới đường dây đảm bảo cho cột điện đứng vững tại các vị trí đặt néo Thường đặt néo tại vị trí cột cuối, cột đầu, cột chuyển hướng Dây néo có một đầu bắt vào cột và một đầu bắt vào móng néo, móng néo chôn dưới mặt đât 2m Dây néo... chịu kéo 23 QLVH đường dây và trạm Khi điện áp cao trên 1000V và tần số cao trên 1000Hz, trên đường dây tải điện sẽ xuất hiện hiệu ứng bề mặt, dòng điện đi qua dây dẫn sẽ phân bố ra mặt ngoài của dây dẫn Trong ruột của dây dẫn không có dòng điện nên lõi thép chỉ đóng vai trò tăng cường lực cơ giới đường dây Đấy là lý do tại sao lưới điện cao áp lại cho phép dùng dây nhôm lõi thép để làm dây dẫn điện Trong... đánh vào hệ thống điện với cường độ lớn, điện áp cao Các thiết bị chống sét làm việc không hiệu quả ∗ Do thiên tai lũ lụt gây ra - Nguyên nhân chủ quan: ∗ Do trình độ kỹ thuật non kém ∗ Do không thực hiện đúng quy trình quản lý vận hành, đại tu bảo dưỡng thiết bị ∗ Do chất lượng thiết bị kém ∗ Do phá hoại như: Đào đường cuốc phải cáp, ném chất cháy vào thiết bị điện và đường cáp 17 QLVH đường dây và trạm. .. áp khi có sét đánh và đường dây hoặc khi có quá điện áp nội bộ trong quá trình thao tác máy cắt Hiện tượng vầng quang xảy ra trên các sứ chuỗi là do điện trường phân bố không đều dọc theo chuỗi sứ Tại các bát sứ gần phía dây dẫn mang điện sẽ chịu điện áp cao hơn nên rất dễ bị phóng điện bề mặt ngay cả khi chịu điện áp làm việc 33 QLVH đường dây và trạm PHỤ LỤC VỀ SỨ CÁCH ĐIỆN 34 QLVH đường dây và trạm. .. đồ đơn giản hơn không cần đặt dây chống sét mà chỉ dùng chống sét ống đặt cách trạm khoảng 200m Ở trên thanh cái của trạm biến áp hay ở sát máy biến áp ta đặt chống sét van Sơ đồ bố trí hệ thống chống sét cho đường dây và trạm biến áp II.1.2- Mỏ phóng điện tại đầu sứ: Mỏ phóng điện là thiết bị bảo vệ chống sét đơn giản Một cực của mỏ phóng điện được nối trực tiếp vào dây dẫn, một cực còn lại được nối . chạm đất. QLVH đường dây và trạm 19 Chương II QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN II.1- Thiết bị điện trên đường dây trên không: II.1.1- Chống sét ống CSO và dây chống sét: 1. Chống. quản lý vận hành, đại tu bảo dưỡng thiết bị . ∗ Do chất lượng thiết bị kém. ∗ Do phá hoại như: Đào đường cuốc phải cáp, ném chất cháy vào thiết bị điện và đường cáp QLVH đường dây và trạm. Nhờ có các cuộn dây điện từ điện áp của máy biến áp mới biến đổi được và cũng nhờ có các cuộn dây điện từ thì động cơ mới quay được. Mặc dù các cuộn dây của máy biến áp và động cơ điện tiêu