quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp

Công suất phản kháng là công suất tiêu thụ của các phụ tải trong điện trường tụ điện hoặc trong từ trường cuộn cảm, năng lượng điện đã biến đổi thành công vô ích không trực tiếp gây tác

QLVH đường dây và trạm

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 trường 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 trường 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:

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:

- Hằng số điện môi của môi trường , F/ m- pha ra/ mét

ε0 = 1/4π9.109 = 8,86 10-12,F/m - hằng số điện môi chân không

εr 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

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 điểm Điện dung C

Tụ điện bản cực phẳng ε S / d

Tụ điện bản cực hình trụ

2 π ε l / ln

QLVH đường dây và trạm

Tụ điện có dạng hai trụ đặt song song

2π ε l / ln ( )

3 Biểu diễn điện trường:

Ta có thể biểu diễn điện trường bằng các đường sức

động tăng lên rất lớn bẻ vặn thanh cái, bẻ vỡ sứ, phá hỏng thiết bị

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 trường 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 dẫn 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 với 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/ μx

μx 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

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/ μ0 là hệ số thẩm từ của vật liệu, H/m

μ0 = 1,26 10 – 6là 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 điện 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 từ trường lên dây dẫn là cực đại:

Fmax = 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 = Fmax 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/ μ0

Xác định chiều tác dụng của từ lực lên dây dẫn bằng quy tắc bàn tay trái

Sc - 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 của 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 dΦ

dt Chiều tác dụng của từ trường

QLVH đường dây và trạm

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 Hiện 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

eL= - 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 cuộn dây lân cận và sinh ra sức điện động hỗ cảm trên dây dẫn

eM = - 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)

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

B0

I.2- Hệ thống điện 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 bằng:

∗ e = eab + ecd khi khung chỉ có 1 vòng dây

eab = ecd = B.v.l = Bmax.v.l.Sinα

e = 2Bmax.v.l.Sinα

∗ e = 2wBmax.v.l.Sinα khi khung dây có W vòng

Khi α = π/2 cạnh khung dây nằm cùng trục cực thì B = Bm, lúc này sức điện động đạt cực đại:

∗ e = 2wBmax.v.l.Sinα = Emax

Vậy ở các vị trí khác nhau của khung dây s.đ.đ của khung dây là:

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)

∗ Tần số là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây

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

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

120°

Đã từ lâu con người đã biết khai thác tiềm năng của tự nhiên, biến đổi các nguồn năng lượng trong tự nhiên từ dạng này sang dạng khác để phục vụ cuộc sống

Thí dụ: - Từ gió đã chế tạo ra cối xay gió, chạy thuyền buồm

- Từ than, dầu đã chế tạo ra máy hơi nước

Việc phát minh ra điện là một bước đột phá quan trọng, mở ra một kỷ nguyên mới của xã hội loài người trong việc khai thác tiềm năng của tự nhiên Máy phát điện chính là nguồn điện, nguồn điện là nơi sản xuất ra điện năng Khả năng cung cấp điện năng của nguồn điện phụ thuộc vào công suất của các máy phát điện Một máy phát điện điêsel thông thường sẽ có công suất tới 1250kVA, trong khi đó công suất một máy phát điện của nhà máy thuỷ điện có thể đạt tới 40.000 đến 240.000kVA

Để tăng cường công suất của nguồn điện người ta đã xây dựng các nhà máy điện có công suất lớn, xây dựng hệ thống điện quốc gia hoặc khu vực bao gồm nhiều nhà máy điện cùng hoà chung một lưới điện cao thế 110kV, 220kV, 500 kV, 750kV Điện năng có thể thay thế hầu hết các nguồn năng lượng khác Bằng cách xây dựng các trạm biến áp và đường dây tải điện, năng lượng điện có thể truyền dẫn đi rất xa tới vài nghìn kilômét mà vẫn đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho các

hộ tiêu thụ điện

Để sản xuất ra điện cần phải có máy phát điện 3 pha Máy phát điện 3 pha là máy điện quay, trục của máy phát điện 3 pha được nối trục tuốc bin Tuốc bin gồm có nhiều cánh ghép đồng trục với nhau Hơi nước hoặc dòng chảy của nước được thổi vào tuốc bin với áp lực lớn làm quay trục máy phát điện

Khi sử dụng năng lượng mặt trời hoặc sức gió để sản xuất ra điện năng cần phải

có pin mặt trời, cánh quạt đón gió và hệ thống ắc quy có dung lượng lớn Phương pháp này chỉ phù hợp với các trạm phát điện có dung lượng nhỏ

Các nhà máy điện nguyên tử hiện đại được xây dựng trên các nước châu mỹ, châu âu, ấn độ, Trung quốc, Nhật bản có công suất rất lớn Hàng năm sản xuất ra hàng tỷ kWh điện Các lò phản ứng hạt nhân nguyên tử tạo ra năng lượng nguyên

tử, năng lượng này làm quay cánh tuốc bin máy phát điện

2- Công suất điện:

Điện năng sau khi sản xuất ra được đưa đến nơi tiêu thụ Các thiết bị tiêu thụ điện đóng vai trò trực tiếp hoặc gián tiếp biến đổi điện năng thành nhiệt năng, cơ năng

hoá năng, quang năng Tất cả các thiết bị điện tiêu thụ điện đều được gọi là phụ

tải Các phụ tải thường có nhu cầu tiêu thụ điện khác nhau Mức độ tiêu thụ điện

được đánh giá bằng công suất tiêu thụ

a- Công suất tác dụng: Còn gọi là công suất hữu công

Công suất tác dụng là công suất điện được các phụ tải tiêu thụ dưới dạng nhiệt

hoặc công suất cơ P2 trên trục động cơ điện.v.v Khi chuyển hoá thành các dạng nói trên năng lượng điện đã sinh ra một công hữu ích có tác dụng làm ra các sản phẩm hoặc phục vụ cho sinh hoạt đời sống con người

Thí dụ: Bóng đèn sợi đốt, bếp điện , bàn là, lò sưởi là các phụ tải tiêu thụ công

b- Công suất khản kháng: Còn gọi là công suất vô công

Công suất phản kháng là công suất tiêu thụ của các phụ tải trong điện trường (tụ

điện) hoặc trong từ trường (cuộn cảm), năng lượng điện đã biến đổi thành công vô ích không trực tiếp gây tác dụng để làm ra các sản phẩm hoặc phục vụ cho sinh hoạt đời sống con người

Thí dụ: - Cuộn dây của máy biến áp sinh ra từ trường trong lõi thép

- Khi đường dây cao thế truyền tải điện sẽ luôn luôn xuất hiện hiệu ứng vầng quang, hiệu ứng lân cận dưới dạng điện trường làm tăng trở kháng đường dây gây ra tổn thất điện năng

- Cuộn dây chấn lưu trong đèn đèn ne'on có vai trò cuộn cảm có lõi

thép

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 thụ công suất phản kháng nhưng chúng lại có tác dụng chuyển năng lượng điện thành công suất hữu ích

Như vậy: Điện trường và từ trường đóng vai trò trung gian trong việc truyền tải

và biến đổi điện năng

- Ký hiệu: Q

- Đơn vị: Var

kVar, Kilô-Var 1 kVar = 1000 Var

M Var, Mêga-Var 1 MVar = 1000 kVar = 1000.000 Var

QLVH đường dây và trạm

Để tiêu thụ được công suất tác dụng một số phụ tải cần phải cần có một lượng nhất định công suất phản kháng, nếu giảm được công suất phản kháng thì hiệu suất của nguồn điện sẽ được nâng lên và giảm được giá thành điện năng

c- Công suất biểu kiến:

Công suất biểu kiến S là công suất toàn phần bao gồm cả công suất tác dụng P

và công suất phản kháng Q Các phụ tải thường tiêu thụ cả công suất tác dụng và công suất phản kháng Công suất biểu kiến cho biết toàn bộ mức tiêu thụ điện của phụ tải, bao gồm cả công suất tác dụng và công suất phản kháng Trong trường hợp với các thiết bị điện chỉ tiêu thụ công suất tác dụng như bóng đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện thì công suất biểu kiến đúng bằng công suất tác dụng

- Ký hiệu: S

- Đơn vị : VA,

kVA, Kilô Von ampe 1k VA = 1000 VA

M VA, MêgaVon ampe 1MVA = 1000k VA = 1.000.000 VA

d- Quan hệ giữa S, P, Q Tam giác công suất biểu diễn mối quan hệ giữa S, P, Q:

S, P, Q là 3 thành phần công suất tiêu thụ điện

Trong đó: - S là công suất biểu kiến

- P là công suất hữu công

- Q là công suất vô công Khi biết P và Q ta có thể tính toán được S bằng biểu thức:

S = √ P 2 + Q2

3 thành phần công suất trên được biểu diễn dưới dạng phức :

S = P + j Q Hoặc biểu diễn dưới dạng véc tơ :

S = P + Q

Công suất vô công mang tính chất điện cảm ( QL ) và điện dung( QC)

Q = QL - QC

Khi góc pha ϕ ( P, S ) càng nhỏ thì thành phần công suất vô công càng giảm đi, công suất biểu kiến giảm đi sẽ tiết kiệm được điện năng và có lợi về mặt kinh tế Ngược lại khi góc pha ϕ ( P, S ) càng lớn thì thành phần công suất vô công càng tăng, công suất biểu kiến tăng sẽ lên gây lãng phí điện năng và không có lợi về mặt kinh tế

Dựa vào tam giác công suất ta tính được:

- Công suất hữu công : P = S cos ϕ

- Công suất vô công : Q = S sin ϕ

- cos ϕ =

- sin ϕ =

Giá trị cosϕ càng gần bằng 1 càng tốt, lúc này công suất hữu công tăng lên công suất vô công giảm đi sẽ có lợi rất nhiều về mặt kinh tế Vì vậy trong vận hành phải tìm mọi cách để nâng cao hệ số cosϕ

3- Sức điện động:

Khi máy phát điện vận hành không tải, các cực của máy phát điện sẽ không liên

hệ với phụ tải, trong các cuộn dây của máy phát điện không có dòng điện đi qua và trên các đầu cực của máy phát điện luôn tồn tại một điện áp định mức

Sức điện động là điện áp duy trì trên các đầu cực của nguồn điện khi không tải

Với một máy phát điện hay một máy biến thế vận hành không tải thì điện áp duy trì trên các đầu cực của các cuộn dây chính là sức điện động

Khi máy phát điện hoặc máy biến thế mang tải, dòng điện phụ tải xuất hiện trong mạch điện sẽ đi các qua cuộn dây của máy phát điện hoặc các cuộn dây thứ cấp của máy biến thế Lúc này sức điện động sẽ phân bố thành 2 thành phần:

E = U0 + U2 Trong đó : - E là sức điện động

- U0 là điện áp giáng trên cuộn dây của máy phát điện

hoặc trên cuộn dây thứ cấp của máy biến thế

- U2 là điện áp đặt trên mạch ngoài

Đơn vị : V, von

kV, kilôvon "1 kV = 1000V"

4- Hiệu điện thế (còn gọi là điện áp):

Trong điện trường bao giờ điện tích cũng di chuyển từ nơi có điện thế cao (V1) xuống nơi có điện thế thấp (V2)

∗ Hiệu điện thế U = V1 - V2 cho biết mức độ chênh lệch điện thế

∗ Muốn có dòng điện di chuyển trong mạch điện thì phải có hiệu điện thế, nguồn điện đóng vai trò tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa 2 đầu của mạch điện

- Với nguồn điện một chiều, U luôn không đổi

- Với nguồn điện xoay chiều 3 pha tần số 50hz thì

P

S

Q

S

cosϕ là hệ số công suất xác định mối quan hệ

giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến cos ϕ = 0 ÷ 1 Khi cos ϕ = 1 thì P = S

và Q = 0

QLVH đường dây và trạm

uA = UAmax sin ω t

uB = UBmax sin ( ω t + 120 )

uC = UCmax sin ( ω t - 120 )

Ký hiệu : U~, tuỳ theo cấp điện áp mà U có giá trị khác nhau

- Đơn vị : V- von kV- kilôvon.1 kV= 1000V

5- Dòng điện:

Khi có điện áp đặt vào hai đầu mạch điện, trong mạch điện sẽ có dòng điện đi qua Chiều của dòng điện được quy ước đi từ cực dương sang cực âm hoặc từ cực dương trở về cực không

Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích

∗ Trong mạch điện 1 chiều dòng điện luôn có tần số bằng 0,

∗ Trong mạch điện xoay chiều dòng điện dao động điều hoà với tần số f = 50hz

∗ Độ lớn của dòng điện được gọi là cường độ dòng điện

∗ Các phụ tải mắc song song hoặc nối tiếp trong mạch điện

∗ Trở kháng là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện dịch chuyển trong mạch điện Các phụ tải tuy có đặc tính khác nhau nhưng đều cản trở dòng điện và đều được gọi là trở kháng

BẢNG QUY ƯỚC KÝ HIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRỞ KHÁNG

Trở kháng gồm có hai loại: Điện trở R, Điện kháng X

- Điện trở: Ký hiệu: R Đơn vị: Ω, ôm

- Điện kháng X (bao gồm cảm kháng XL và dung kháng XC )

∗ Cảm kháng (ứng với điện cảm) : Ký hiệu: XL Đơn vị: Ω, ôm

∗ Dung kháng (ứng với điện dung): Ký hiệu: XC Đơn vị: Ω, ôm

∗ Tổng trở ký hiệu là Z = √ R2 + ( XL - XC )2

∗ Phụ tải điện bao gồm tất cả các thiết bị tiêu thụ điện

2- Phân loại lưới điện:

∗ Lưới điện chuyên tải: Điện áp 110kV trở lên

∗ Lưới điện trung áp: Điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV

Lưới điện trung áp làm nhiệm vụ phân phối điện năng được lấy điện từ sau các trạm biến thế 110kV

∗ Lưới hạ áp: Điện áp 380V/220V được cung cấp từ các trạm biến thế

phân phối hạ thế có công suất từ 100kVA đến 4000kVA

3- Các chỉ tiêu:

Hệ thống điện có 2 chỉ tiêu quan trọng là:

∗ Điện áp U

∗ Tần số f Hai chỉ tiêu U, f dùng để xác định tính ổn định của hệ thống điện Nếu hệ thống

điện không bảo đảm được hai chỉ tiêu trên sẽ dẫn đến tình trạng làm việc không bình thường của các phụ tải Tốc độ quay của động cơ điện không đều hoặc động

cơ không thể khởi động được, đèn điện không đủ sáng, chất lượng sản phẩm công nghiệp không đạt yêu cầu Để chuyên tải điện năng đi xa cần phải nâng cao điện

áp của nguồn điện, bán kính cung cấp điện càng xa càng phải dùng cấp điện áp cao hơn Thí dụ: Điện áp 500kV có chiều dài trên 1000km, trong khi đó lưới điện 110kV có chiều dài hơn 200km Việc sử dụng điện áp cao cho lưới điện chuyên tải nhằm mục đích giảm tổn thất điện năng Tại cuối đường dây phải hạ dần điện

áp xuống theo từng cấp phù hợp với điện áp sử dụng của phụ tải Để thay đổi điện

áp phải dùng máy biến thế lực

Máy biến thế lực có vai trò biến đổi điện áp để truyền tải và phân phối điện năng

1

ω C

1 2π f C

1 2.3,14.50C

∗ Ngắn mạch 2 pha chạm đất tại 2 điểm khác nhau

Trong vận hành trạng thái ngắn mạch nào cũng nguy hiểm dễ gây ra phá hỏng thiết bị điện, gây cháy nổ, hoả hoạn Hệ thống rơ le bảo vệ có nhiệm vụ tự động cắt điện từng phần hoặc toàn bộ để loại bỏ vùng bị sự cố ra khỏi hệ thống điện Nếu hệ thống này làm việc không hiệu quả thì tình trạng sự cố sẽ kéo dài, mức độ nguy hiểm càng tăng lên

5- Nguyên nhân gây ra sự cố ngắn mạch hệ thống:

Một hệ thống được coi là có tính an toàn, chất lượng tốt đó là hệ thống có suất sự

cố thấp nhất, thời gian xảy ra sự cố ngắn nhất

Để đảm bảo được yêu cầu nói trên hệ thống điện cần phải:

∗ Có hệ số dự phòng cao

∗ Có phương thức vận hành hợp lý

∗ Không để xảy ra quá tải hệ thống

∗ Quá tải máy biến áp

∗ Phải có nguồn điện dự phòng

Điện năng sản xuất ra cần phải được tiêu thụ hết Khi sự cố xảy ra sẽ gây thiệt hại rất lớn đến nền kinh tế quốc dân Chi phí cho việc khắc phục sự cố rất tốn kém, chính vì vậy phải cần tìm mọi giải pháp về mặt kỹ thuật để giải quyết nhanh Trong quá trình vận hành sự cố là điều khó tránh khỏi

Có 2 nguyên nhân cơ bản gây ra sự cố:

- Nguyên nhân khách quan:

∗ Do sét 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:

CÁC TRẠNG THÁI NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

có thể vượt quá trị số dòng điện ngắn mạch 3 pha

e- Chạm đất tại hai điểm khác

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 cách điện của thiết

bị và sứ cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện phá hoại thiết bị Để bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp triệt tiêu hoặc giảm bớt sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét Các thiết bị chống sét này sẽ hạ thấp biên độ sóng quá điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần được bảo vệ

a Cấu tạo:

Chống sét ống CSO gồm có hai khe hở phóng điện l1 và l2 Khe hở l1 được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí như fibrô bakêlít hay phi - nipơlát Khi sóng điện áp quá cao thì l1 và l2 đều có dòng điện phóng điện đi qua Dưới tác dụng của

hồ quang, chất sinh khí phát nóng và sản sinh ra nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng tới hàng chục "ata" và thổi tắt hồ quang Tuy vậy khả năng dập tắt hồ quang của chống sét ống bị hạn chế Nếu dòng điện quá lớn, hồ quang không bị dập tắt nhanh gây ngắn mạch tạm thời làm cho bảo vệ rơle có thể cắt mạch điện Chống sét ống chủ yếu dùng để chống sét bảo vệ cho các đường dây không có dây chống sét, làm phần tử chống sét phụ trong các sơ đồ bảo vệ chống sét cho trạm biến áp

Tại vị trí S1 có buồng dập hồ quang bằng hợp chất xenlulô có tác dụng dập tắt hồ quang theo kiểu gây ngạt

∗ Chống sét ống có cấu tạo bên ngoài hình ống, vỏ bằng vật liệu cách điện Hai đầu được bọc bằng kim loại mạ để dẫn điện S1, và S2 là hai khe hở phóng điện,

S1 nằm bên ngoài, S2 nằm bên trong ống Khoảng cách của S1,S2 được quy định theo cấp điện áp chống sét ống chỉ dùng đến cấp điện áp 35kV

∗ Chống sét ống có khả năng làm việc lâu dài ở ngoài trời

∗ Hiện nay chống sét không được dùng phổ biến trên lưới điện vì tuổi thọ thấp việc thay thế gặp khó khăn

khí thổi

ĐDK

2 Dây chống sét:

Dây chống sét được làm bằng thép tròn có tiết diện 50mm2 được dùng để bảo vệ đường dây điện áp cao từ 110kV trở lên Vùng có mật độ sét lớn thường dùng dây chống sét toàn tuyến Thông thường dây chống sét được dùng kết hợp với các thiết

bị chống sét khác Đoạn gần trạm từ 1-2km được bảo vệ bằng dây chống sét Chống sét ống CSO1 đặt ở đoạn đầu đường dây gần trạm nhằm hạn chế biên độ sóng sét Nếu đường dây tải điện được bảo vệ bằng dây chống sét trên toàn tuyến thì không cần CSO1 CSO2 là chống sét ống dùng bảo vệ máy cắt khi nó ở vị trí cắt Đối với trạm biến áp có cấp điện áp 3-10kV được bảo vệ bằng sơ 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 xuống đất Khi làm việc bình thường khe hở cách ly dây dẫn mang điện tích với đất Khi có sóng quá điện

áp chạy trên đường dây khe hở sẽ phóng điện và truyền dòng điện sét xuống đất

Ưu điểm của mỏ phóng điện là cấu tạo đơn giản rẻ tiền nhưng vì nó không có bộ dập hồ quang nên khi nó làm việc tại mỏ phóng hồ quang sinh ra lớn rất dễ làm cho bảo vệ rơle tác động Chính vì vậy mỏ phóng điện thường đóng vai trò bảo vệ phụ thường được lắp ở ngay đầu sứ đường dây hoặc sứ đầu vào máy biến áp có cấp điện áp từ 35kV trở xuống

QLVH đường dây và trạm

rất nhiều Trong hệ thống điện cuộn kháng điện thường được bố trí sau 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 sóng sét đang lan truyền trên đường dây

II.1.5- Cầu dao phụ tải ngoài trời:

Cầu dao phụ tải ngoài trời cũng đóng vai trò như cầu dao đường dây nhưng vì cầu dao phụ tải 3 pha được trang bị thêm bộ dập hồ quang và lò xo thế năng nên nó có thể đóng cắt trong điều kiện có tải Tuy vậy điều kiện làm việc của cầu dao ngoài trời còn nhiều hạn chế so với máy cắt vì dòng điện cắt của cầu dao nhỏ và không được trang bị bộ bảo vệ rơle

II.1.6- Máy cắt đường dây Auto reclosers còn gọi là máy cắt đóng lặp lại:

Máy cắt đường dây có cấu tạo nhỏ gọn, thường dùng loại máy cắt SF-6 hoặc máy cắt chân không Mỗi máy cắt được trang bị thêm một hộp bộ bảo vệ rơle và một bộ điều khiển PLC được lập trình sẵn Nó có khả năng làm việc đóng cắt bảo vệ như các máy cắt khác, ngoài ra còn có khả năng tự động đóng điện lặp lại Nguồn điện cấp cho máy cắt đường dây Auto reclosers lấy trực tiếp ở máy biến áp và ắc quy Máy cắt đường dây Auto reclosers cho phép làm việc cả 2 chế độ tự động và bằng tay Máy cắt được kết nối với máy tính, làm việc theo chương trình được cài đặt sẵn trong của máy tính Có thể điều khiển thao tác, kiểm tra thông số tại chỗ hoặc từ xa

II.1.7- Máy biến dòng:

Máy biến dòng ngoài trời làm nhiệm vụ chủ yếu để cấp điện cho công tơ điện tại các điểm đo đếm điện năng tại các ranh giới giữa các điện lực Ngoài ra tại các vị

Máy cắt Auto reclosers Cầu dao phụ tải ngoài trời

Buồng dập hồ quang

trí đặt máy cắt đường dây Auto reclosers máy biến dòng làm nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho bảo vệ rơle

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 điện áp làm nhiệm vụ cung cấp nguồn điện áp cho bảo vệ rơle

II.1.9- Tụ bù:

Tụ bù có vai trò tích cực trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện

Trong thực tế nếu phụ tải điện là các động cơ điện không đồng bộ thì có cosϕ rất thấp, ngoài ra các phụ tải khác như các máy biến thế phân xưởng, các lò điện kiểu cảm ứng, máy biến thế hàn, quạt điện, đèn tuýp, các loại đèn huỳnh quảng cáo cũng tiêu thụ khá nhiều công suất phản kháng và cũng có cosϕ thấp Đương nhiên là khi đường dây phải chuyên tải thêm một lượng công suất phản kháng Q sẽ hạn chế đến khả năng dẫn điện của dây dẫn, làm cho dây dẫn bị phát nóng dẫn đến tổn thất điện năng tăng lên

Thí dụ: Mạng điện có phụ tải là P, Q thì tổn thất công suất

QLVH đường dây và trạm

∗ Q là công suất tác phản kháng- kVAr

∗ P là công suất tác dụng- kW

∗ X là điện kháng đường dây - Ω

∗ R là điện trở đường dây - Ω

∗ U là điện áp của điểm đặt tụ bù - V(kV)

Nếu ta đặt tụ bù ngay tại nơi có hộ dùng điện, tụ bù sẽ đưa vào lưới một dòng điện mang tính chất điện dung IC và phát ra 1 công suất phản kháng gọi là Qbù Công suất phản kháng trên đường dây sẽ giảm xuống còn là Q - Qbù

ΔP2 = R và ΔQ2 = X

U2 U2 Như vậy tụ bù có tác dụng hạn chế công suất vô công phát sinh trên lưới điện cải thiện được cosϕ và giảm được tổn thất điện năng

Tụ bù được đặt trên đường dây thường có điện áp trung áp đến 35kV Các tụ điện thường đấu tam giác để tăng dung lượng của tụ điện Việc đóng cắt bảo vệ tụ điện trên đường dây thường dùng cầu chì tự rơi SI- 100

II.2- Vật liệu của đường dây trên không:

II.2.1- Dây dẫn điện:

Vật liệu thường dùng để chế tạo dây dẫn điện là đồng, nhôm, thép

- dẫn nhiệt tốt

- dẫn điện tốt

- chống ăn mòn cao

Nhôm

(Al) ρ = 0,0295 Ωmm2/m

δ= 16 ÷ 17 kg/mm2 nhôm thanh δ= 8 kg/mm2 nhôm mềm

- dẫn nhiệt tốt

- dẫn điện tốt

- khả năng chống

ăn mòn kém hơn đồng

- bị ăn mòn mạnh

P2 + (Q - Qbù)2 P2 + (Q - Qbù)2

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 lưới điện hạ thế 0,4kV

tần số công nghiệp f= 50Hz hiệu ứng bề mặt rất nhỏ do đó lõi thép của dây nhôm

AC cũng dẫn điện Vì lõi thép có điện trở suất lớn ρ = 0,130Ωmm2/m nên nếu dùng dây nhôm lõi thép làm dây dẫn trong lưới điện 0,4kV sẽ gây tổn thất điện năng lớn trên đường dây

Khi xử dụng các dây dẫn trần để thi công các công trình điện cần phải kiểm tra dựa trên những quy định sau:

II.2.2- Cột điện:

1 Nhiệm vụ:

Dùng để lắp các thiết bị đường dây và nâng cao khoảng cách của đường dây so với đất Cột điện được làm bằng bê tông cốt thép hoặc các thanh thép mạ ghép nối với nhau Độ cao của cột được quy định theo cấp điện áp và các khoảng vượt tiêu

QLVH đường dây và trạm

chuẩn đảm bảo cho người và các phương tiện giao thông đi lại bên dưới đường dây được an toàn Ở cấp điện áp trung áp thường hay dùng cột bê tông ly tâm 10m, 16m

2 Phân loại:

a Phân loại cột điện theo công dụng:

∗ Cột trung gian được dùng phổ biến nhất, nó chiếm từ 80% đến 90% số lượng

cột trên tuyến dây Trong điều kiện bình thường thì không có lực tác dụng dọc tuyến tác dụng lên cột vì hầu như các khoảng cột trung gian là đều nhau Cột chịu tác dụng lực do trọng lượng dây, xà, sứ và bản thân cột gây ra theo chiều thẳng đứng Ngoài ra cột còn chịu lực tác dụng của gió đi ngang qua thân cột

∗ Cột néo dùng để giữ chặt dây dẫn ở những chỗ đặc biệt quan trọng như ở đâù,

cuối đường dây hoặc ở những điểm giao nhau của đường dây với những công trình giao thông đường sắt, đường bộ quan trọng Cột néo có cấu tạo bền vững nên thường được dùng làm điểm tựa để kéo dây Lực cơ giới tác dụng lên cột néo cũng tương tự như ở cột trung gian Cột néo thường hay dùng sứ đứng hoặc sứ chuỗi néo Tại vị trí cột néo số lượng sứ thường được tăng cường để tăng cường 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 gọi là cột chuyển hướng Cường độ lực cơ giới tác dụng vào cột phụ

thuộc vào góc chuyển hướng Khi đường dây tại cột có góc chuyển hướng lớn cần phải làm thêm néo, phương đặt néo phải trùng với phương của lực tổng hợp tác dụng vào cột

∗ Cột đặc biệt gồm có

- Cột hoán vị pha mục đích làm cho tổng trở của các pha đều nhau

- Cột vượt đặt ở các vị trí khi cần vượt sông hoặc vượt núi cao

b Phân loại cột điện theo vật liệu chế tạo cột:

∗ Cột gỗ đơn giản, rẻ tiền, các điện tốt nhưng dễ mục, thời gian xử dụng chỉ

được 3 đến 5 năm

∗ Cột bê tông lõi thép được dùng phổ biến trên lưới điện, có độ bền và tuổi thọ

cao khả năng chịu lực tốt Nhược điểm là cột có trọng lượng lớn nên rất khó khăn khi vận chuyển và thi công

∗ Cột sắt thường dùng cho các đường dây có điện áp ≥ 35kV Tốn kim loại, đắt

tiền và phải định kỳ bảo dưỡng, sơn chống rỉ

3 Yêu cầu kỹ thuật của cột điện:

∗ Cột phải bảo đảm chiều cao theo thiết kế cho từng tuyến dây

∗ Cột phải bảo đảm độ bền cơ giới tác 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 hãm cuối

∝ Góc chuyển hướng Chiêù chuyển hướng của đường dây

Chiều đường dây

P

Cột

Cột chuyển hướng và cách đặt néo cột

QLVH đường dây và trạm

4 Móng cột điện

Móng cột điện làm bằng bê tông là hỗn hợp của các vật liệu: Cát, sỏi, đá dăm, gạch

vỡ, xi măng, nước sạch không có hoá chất ăn mòn Móng cột được đúc tại chỗ hoặc

đúc tại nhà máy theo thiết kế

PHỤ LỤC VỀ MÁC BÊ TÔNG VÀ LIỀU LƯỢNG PHA TRỘN BÊ TÔNG

II.2.3- Dây néo:

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 được làm bằng cáp

thép ký hiệu là TK Thí dụ: TK- 35- 8

∗ Giải thích: 35 là tiết diện 8 là đường kính dây dẫn

- Chiều dài dây néo từ 10,2m đến 23,4m

- Tiết diện dây néo từ 35 mm đến 50mm2

- Đường kính dây néo từ 8 mm đến 21mm

Mỗi dây néo có lắp nối tại khớp nối bằng 1 sứ phân cách còn gọi là sứ quả bàng mục đích là để ngăn không cho dòng điện rò đi qua dây néo Dây néo không làm

thay nhiệm vụ của dây tiếp địa Mỗi dây néo có lắp một cái tăng đơ để điều chỉnh

lực căng, tăng đơ được chế tạo bằng thép có hai móc bằng thép tốt tiện ren trái chiều Điều chỉnh độ dài của néo bằng 8 cái kẹp cáp làm bằng thép mạ Dây néo phải được chống rỉ bằng lớp mỡ công nghiệp bôi phủ kín mặt ngoài

∗ Quy định:

- Kẹp cáp được chế tạo theo tiêu chuẩn 11 TCVN- 14- 85

- Bu lông được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN - 86- 63

- Đai ốc được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN - 110- 63

- Tăng đơ có khối lượng 3,26kg được làm bằng thép đúc

- Ê cu tăng đơ phải vặn hết độ chối, mỗi trục tăng đơ phải có 2 ê cu

- Đầu thừa của dây néo phải được quấn vào dây néo chính và cố định bằng

2 ghíp

300 90 70 90 L1 90 70 90 300 300 90 70 90 L2 90 70 90

300 90

BẢNG TỔNG HỢP VẬT LIỆU

Ghi chú Nguyên

liệu

Chiều dài Dây 1 Các chi

tiết

Tổng cộng

3: Vị trí và độ chôn sâu móng phải xem bản Mặt vát móng đặt phía dưới Trục thanh số 4 phải trùng với trục dây néo Các chi tiết số 4,5,6,7 phải được mạ kẽm

4: Thép tròn 20mm2 5: Móc nối bằng thép AI - 20

∗ Dây néo được móc vào móng néo có góc nghiêng 600 so với mặt đất

∗ Móng néo được đúc bằng bê tông mác M200 đá 1x2 khối lượng 0,05m3

∗ Thép chế tạo móng néo dùng loại AI có độ cứng Ra = 2100kg/cm2, dùng que hàn E42 hoặc tương đương

∗ Móng néo có hai loại:

- Loại 1: Ký hiệu là MN 12-4 - 1200x 400x 120

- Loại 2: Ký hiệu là MN 15- 5- 1200x 400x 112

∗ Hai loại móng néo trên có hình dáng bên ngoài giống nhau, nhưng có kết cấu cốt thép khác nhau

- Loại MN 12-4 Dùng cho loại dây néo TK35

dùng 8 thanh thép Φ6A1, 4 thanh thép Φ12A1

- Loại MN 15-5 Dùng cho loại dây néo TK 50

dùng 11 thanh thép Φ6A1, 6 thanh thép Φ12A1

∗ Khi chôn móng néo xuống đất, đất phải được lèn chặt để đảm bảo khả năng chịu lực néo tối đa

∗ Không được đặt móng néo vào nơi có mạch nước ngầm hoặc lòng ao, hồ, mương, suối nước

II.2.5- Xà đường dây:

Xà ngang của đường dây làm nhiệm vụ đỡ dây, đỡ sứ, néo sứ Xà đường dây có khả năng chịu được lực kéo căng dây bảo đảm được khoảng cách giữa các dây dẫn đang lắp trên xà

1 Phân loại:

a Phân loại theo tính chất làm việc:

∗ Xà đỡ: Xà đỡ có tác dụng đỡ sứ và dây dẫn, chịu lực nhỏ thường dùng cho các vị

trí cột trung gian

∗ Xà néo: Chịu lực cơ giới tốt không bị uốn cong khi dây bị đứt, có tác dụng néo

dây, đỡ sứ Thường dùng cho các vị trí cột néo thẳng, néo góc, néo đầu, néo cuối

∗ Xà vượt: Thường có cánh xà rộng chịu lực tốt không bị uốn cong khi dây bị đứt,

dùng cho các vị trí cột vượt sông, vượt đường sắt, vượt đường quốc lộ và các công trình khác

∗ Xà đặc biệt: Là xà nánh, xà hoán vị đường dây

b Phân loại theo vật liệu:

∗ Xà gỗ: Rẻ tiền, nhẹ nhàng, tăng được độ cách điện đường dây nhưng tính chịu

lực kém, có tuổi thọ kém, ở Việt nam ít dùng

∗ Xà sắt: Được dùng phổ biến vì chịu lực tốt, tuổi thọ cao, vận chuyển dễ dàng,

giá thành cao

∗ Xà bê tông cốt thép: Được dùng ở đường dây cao áp vì chịu lực tốt, tuổi thọ

cao, vận chuyển cồng kềnh, rẻ tiền

2 Yêu cầu kỹ thuật:

∗ Xà phải có khả năng chịu lực tốt không bị uốn cong khi có sự cố đứt dây Cấu tạo chắc chắn, dễ lắp đặt

∗ Chiều dài cánh xà và khoảng cách lỗ đặt sứ phải phù hợp với cấp điện áp và vị trí đặt xà Đảm bảo khoảng cách pha theo quy định của từng cấp điện áp

II.2.6- Sứ cách điện đường dây:

Sứ cách điện trên đường dây gồm có: Sứ cầu dao đường dây, sứ chuỗi cách điện bằng thuỷ tinh, sứ chống sét, sứ cầu chì tự rơi, sứ kim, Sứ chuỗi polyme

a Đặc tính chung:

Sứ cứng, giòn, chịu nhiệt độ cao, ít thấm nước, thấm khí,chịu được tác dụng của không khí và dung môi hoá chất Chịu điện áp cao từ 10 ÷ 30V/mm, ρ = 1014 ÷

1015Ωcm, sứ cách điện bằng polyme có đặc tính cách điện cao

Sứ đứng

Sứ thuỷ tinh

QLVH đường dây và trạm

Trọng lượng riêng ≤ 1/10 trọng lượng riêng loại sứ cách điện thuỷ tinh hoặc sứ gốm

b Yêu cầu kỹ thuật của sứ:

- Chịu được phá hoại do điện và cơ do điện và gió bão gây ra

- Chịu được lực cơ học cưỡng bức

- Chịu được sự tác dụng xâú của môi trường nơi đặt sứ nhiệt độ cao, nóng ẩm, bụi than

- Không gây ra phóng điện bề mặt khi không khí khô ráo hoặc bị ẩm ướt

- Chịu được điện áp đánh thủng cho phép

- Chịu được quá điện 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

PHỤ LỤC VỀ SỨ CÁCH ĐIỆN

QLVH đường dây và trạm

II.2.7- Tiếp địa:

1 Tiếp địa an toàn:

a Định nghĩa:

Tiếp địa an toàn là loại tiếp địa bảo đảm an toàn cho người khi tiếp xúc với các vật đang mang điện như các tiếp địa vỏ tủ điện, các giá đỡ thiết bị điện, xà đỡ sứ, vỏ cáp điện

b Trị số điện trở tiếp địa an toàn tiêu chuẩn của đường dây trên không:

∗ Điện trở suất của đất được ký hiệu là ρ đất

∗ Nếu ρ đất < 104 Ωcm → Rtiếp địa = 10Ω

∗ Nếu 104 Ωcm ≤ ρ đất < 5.104 Ωcm → Rtiếp địa = 15Ω

∗ Nếu 5.104 Ωcm ≤ ρ đất < 105 Ωcm → Rtiếp địa = 20Ω

∗ ρ đất > 105 Ωcm → Rtiếp địa = 30Ω

2 Tiếp địa lặp lại:

a Định nghĩa:

Tiếp địa lặp lại là loại tiếp địa làm việc được dùng trong lưới điện hạ thế có nhiệm

vụ ngăn chặn sự lệch pha điện áp khi đứt dây trung tính Nhờ có tiếp địa lặp lại mà đường dây hạ thế giữ được sự cân bằng tương đối điện áp của các pha khi đứt dây trung tính, tiếp địa lặp lại tạo ra sự liên hệ tạm thời giữa nguồn điện với các phụ tải

1 pha qua đất

b Cấu tạo:

Dây tiếp địa lặp lại được làm bằng dây đồng nhiều sợi có tiết diện tối thiểu là 25mm2 được nối từ dây trung hòa đến cọc tiếp địa

c Trị số điện trở tiếp địa lặp lại tiêu chuẩn:

∗ Trên đường dây thường làm tiếp địa lặp lại tại vị trí cột cuối, cột góc, cột có nhiều nhánh dây công suất lớn nên đã tạo thành nhiều mạch tiếp địa song song có:

∗ Tiếp địa trong trạm biến áp R tđ ≤ 4Ω

∗ Kết quả tính toán cho thấy tổng giá trị điện trở tiếp địa lặp lại cũng nhỏ tương ứng với giá trị điện trở tiếp địa tại trạm Tuy rằng trị số Rtđ tại trạm và Rtiếp địa

của1 vị trí trên đường dây có khác nhau nhưng vẫn đảm bảo cho hệ thống tiếp địa chung làm việc tốt

3 Cọc tiếp địa:

∗ Hệ thống tiếp địa bao gồm dây tiếp địa và các cọc tiếp địa Cọc tiếp địa nằm dưới đất có đầu cọc cách mặt đất 0,8m làm nhiệm vụ chính trong hệ thống tiếp địa có nhiệm vụ tản nhanh dòng điện rò, dòng điện sét Cọc tiếp địa có nhiều loại nhưng được dùng phổ biế n loại cọc làm bằng thép góc L70x70x7x 2500mm mạ kẽm hoặc thép tròn Φ22mm2

x 2200mm mạ kẽm Tác dụng của hệ thống tiếp địa phụ thuộc nhiều vào điện trở suất của đất của nơi đóng cọc tiếp địa

4 Dây tiếp địa:

Dây tiếp địa thường làm bằng sắt tròn ≥ φ 10 mm , có tiết diện ≥ 120 mm2

∗ Điện trở của đất được đặc trưng bằng trị số điện trở suất của đất ký hiệu là ρ- rô,

ρ là điện trở của 1 cm3 đất hay của 1m3 đất có đơn vị là Ωcm hay Ωm ρ phụ thuộc vào:

+ độ ẩm của đất

+ nhiệt độ môi trường

+ chủng loại đất, độ chặt của đất

+ Thời gian trong năm (mùa)

Nhiệt độ của đất phụ thuộc vào rất nhiều nguyên nhân và có ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở suất của đất Khí ẩm có trong đất là những chất điện phân, khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở suất của đất giảm đi, nhưng khi khí ẩm có trong đất bị bay đi hết thì điện trở của đất lại tăng lên rất nhanh

Khi có dòng điện sét hoặc dòng điện chạm đất đi qua, nhiệt độ của đất tăng hơn

1000C làm cho quá trình bốc hơi của nước trong đất tăng nhanh, vùng đất trên có chiều dày từ 50- 80cm thường khô ráo, do đó các bộ phận nối đất cần phải chôn sâu dưới lớp đất đó để đặt được vào miền đất có điện trở suất nhỏ đạt được hiệu quả kinh tế về chỉ tiêu kim loại

∗ Khi đóng cọc tiếp địa cần phải đầm nén đất càng chặt càng tốt, độ chặt của đất phụ thuộc vào mật độ liên kết giữa các hạt trong đất tăng, khả năng tiếp xúc làm cho đất dẫn điện tốt hơn Độ chặt của đất ảnh hưởng trực tiếp đến trị số điện trở của đất

Thí dụ: Nếu tăng áp lực nén lên đất từ 0,2 đến 9Tấn/m2 điện trở của đất sẽ giảm đi

Chôn trong đất

Thép góc Tiết diện ≥

24mm2 Dầy ≥ 2mm

Tiết diện ≥ 48mm2 Dầy ≥ 2,5mm

Tiết diện ≥ 48mm2 Dầy ≥ 4mm

Có 3 loại ghíp: Ghíp nhôm, ghíp xử lý đồng nhôm, ghíp đồng

3 Yêu cầu kỹ thuật:

∗ Chịu được lực ép của bu lông

∗ Có kích thước phù hợp với tiết diện của dây dẫn và phù hợp với yêu cầu chịu lực của mối nối

∗ Có chủng loại phù hợp với vị trí đấu nối

Thí dụ: Khi nối đồng nhôm phải dùng ghíp xử lý đồng nhôm

∗ Ghíp còn có vai trò đấu dây ta gọi là kẹp đấu dây, kẹp rẽ nhánh

∗ Số sợi dây dẫn và dây chống sét nếu bị đứt trên 17% thì phải cắt đi và nối lại bằng ống nối

∗ Nếu lõi thép bị tổn thương thì bằng mọi giá phải cắt ra nối lại

∗ Trong một khoảng cột chỉ cho phép làm một mối nối, khoảng cách nhỏ nhất từ mối nối đến khoá đỡ kiểu trượt không nhỏ hơn 25m

Ghíp nhôm đai đơn

Ghíp nhôm đai đôi

Ghíp nhôm đai ba

II.2.9- Ống nối dây:

1 Định nghĩa và cấu tạo:

Ống nối được làm bằng nhôm đúc bằng khuôn kim loại, có hình ống, có đặc tính dẫn điện tốt có độ cứng cao nhưng lại dẻo, không bị dập gẫy khi có tác dụng của lực ép máy ép chuyên dùng Điều kiện làm việc lâu dài của ống nối tốt hơn ghíp nối nó vì tính ổn định nhiệt cao Giảm được điện trở tiếp xúc Chống được ảnh hưởng của môi trường tác dụng lên mối nối

2 Yêu cầu kỹ thuật:

∗ Chịu được lực ép của kìm ép áp lực mà không bị gẫy, vỡ

∗ Có kích thước phù hợp với tiết diện của dây dẫn và phù hợp với yêu cầu chịu lực của mối nối

∗ Mặt ngoài của ống nối không bị rạn nứt Không bị cong vênh gẫy khúc khi dùng kẹp nối

∗ Không bị nóng đỏ khi vận hành Đo điện áp giáng không bị tăng 1,2 lần so với đoạn dây có cùng chiều dài và có cùng tiết diện

∗ Cần phải đo điện trở tiếp xúc của mối vối 3 năm 1 lần

∗ Có chủng loại ống nối phù hợp với vị trí đấu nối

Thí dụ:

∗ Khi nối đồng nhôm phải dùng ống nối xử lý đồng nhôm

∗ Khi ép mối nối phải tuân theo đúng quy trình, phải chọn hàm ép đúng tiêu chuẩn, phù hợp với dây dẫn

kẹp đấu dây

Cu

Al

Kẹp rẽ nhánh

2 Cấu tạo:

Tạ bù gồm nhiều tấm bằng gang dầy nặng hình chữ U giống nhau ghép đối xứng hai bên ghíp treo dây bằng một cơ cấu kẹp treo Trọng lượng của chuỗi tạ bù được tính toán cần và đủ cho đến khi chuối sứ trở lại trạng thái vuông góc với mặt đất

Độ lệch của sứ theo phương thẳng đứng không được vượt quá 15o

3 Yêu cầu kỹ thuật của tạ bù:

- Vật liệu phải có trọng lượng riêng lớn

- Chịu được điều kiện lâu dài trong môi trường ngoài trời

- Có kích thước quy chuẩn phù hợp với sứ chuỗi

- Dễ thi công, có kẹp hãm an toàn khi treo trên cao

- Khi lắp tụ bù chú ý không được cọ sát vào dây dẫn gây ảnh hưởng đến độ bền của dây dẫn

II.2.11- Chống rung:

1 Định nghĩa:

Đường dây trên không nằm ngoài trời thường xuyên chịu ảnh hưởng của gió bão, dây dẫn thường xuyên bị rung động mà bằng mắt thường ta không nhận biết được Những dao động này được gọi là dao động ký sinh lan truyền trên đường dây tác động lực vào các điểm treo dây Về lâu dài nếu không khử bỏ những dao động ký sinh thì đây là một nguyên nhân chính gây ra đứt dây

Chống rung có vai trò tạo ra những dao động ngược pha với dao động ký sinh, có tác dụng triệt tiêu gần như hoàn toàn các dao động ký sinh Chống rung được lắp hai phía cách điểm treo dây của sứ chuỗi 1m

3 Yêu cầu kỹ thuật của chống rung:

- Vật liệu phải có trọng lượng riêng lớn

- Chịu được điều kiện lâu dài trong môi trường ngoài trời

- Có kích thước quy chuẩn phù hợp với sứ chuỗi

- Dễ thi công, có kẹp hãm khi treo trên dây

- Khi lắp chống rung vào dây dẫn chú ý phải bắt thật chặt bằng kẹp hãm và bu lông làm bằng thép mạ kẽm

II.3- Quản lý vận hành đường dây trên không:

II.3-1- Nghiệm thu đường dây trên không:

1 Thành phần hội đồng nghiệm thu

- Ban quản lý dự án

- Đơn vị thiết kế

- Đơn vị thi công

- Đơn vị quản lý vận hành theo phân cấp quản lý

2 Các hồ sơ kỹ thuật dùng cho nghiệm thu:

- Bản vẽ mặt bằng với tỉ lệ thích hợp

- Bản vẽ mặt cắt

- Thuyết minh thiết kế

- Bản tổng kê toàn công trình

- Các bản vẽ cụ thể như móng cột, phụ kiện, bản hướng dẫn lắp đặt

- Các bản vẽ đặc biệt như khoảng vượt, đảo pha, tiếp đất

- Tài liệu có liên quan đến khí tượng thuỷ văn, địa chất công trình

3 Các hồ sơ thí nghiệm:

- Thí nghiệm tiếp địa đường dây

- Thí nghiệm sứ đường dây

- Thí nghiệm các thiết bị và chống sét đường dây nếu có

4 Các biên bản nghiệm thu:

- Bản thiết kế tổ chức thi công

- Hợp đồng giám sát thi công

- Hợp đồng giao nhận trong thi công

- Văn bản cấp đất để xây dựng công trình

- Văn bản đền bù đất đai, nhà cửa, hoa mầu

- Giấy phép đấu điện

- Bản vẽ hoàn công tuyến dây

- Toàn bộ các biên bản thí nghiệm

II.3-2- Kiểm tra đường dây :

1 Nội dung kiểm tra đường dây:

Phải lập sổ nhật ký theo dõi theo các nội dung:

- Kiểm tra hành lang tuyến dây, phát quang các cây mọc cao tì vào đường dây