Đang tải... (xem toàn văn)
Thanh dẫn: Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm biến áp máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện máy cắt điện, dao cách ly kháng điện,… được nối với nhau bằng
715/QĐ-CĐCĐ 20/08/2020 15:18:19 i 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 tơi 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 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 không 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: Mô đun dùng để đào tạo cho 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 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 công việc + Xử lý cố hư hỏng chế độ làm việc không 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 dòng ngắn mạch Yêu 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 Icđm, 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 dòng 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, cịn 35kV trở lên, pha có thùng riêng Thùng làm thép lò 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, cịn 110kV trở lên làm thép lị Sứ xuyên đặt nghiêng để tăng khoảng cách phần mang điện khơng khí Lõi sứ xun tiếp xúc cố Hình.1-1 Máy cắt nhiều dầu 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 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 Hình.1-2 Sơ đồ cấu trúc máy cắt dầu ngồi dùng cho máy có dịng định mức lớn Với 1- Đầu tiếp xúc di động; 2- Buồng dập tắt máy ngắt dầu từ 35kV tới 110kV có chỗ hồ quang; 3- Đầu tiếp xúc cố định; 4- Đầu cắt pha, máy ngắt điện áp cao có nhiều chỗ ngắt 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 tồn 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 Hình.1-3 Sơ đồ cấu trúc máy cắt khơng khí động riêng nên máy ngắt khơng khí 1- Bình khí nén; 2- Buồng dập tắt hồ quang; đóng lại theo pha 3- Điện trở sun; 4- Đầu tiếp xúc chính; Với điện áp 35kV, máy cắt có 5- Bộ cách ly; 6- Phân áp tụ 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 cịn 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 lị 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 toàn 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, không 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 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 10-5-10-6mmHg) cao nhiều so với không khí áp suất thường Tính chất sử dụng buồng dập tắt hồ quang máy cắt chân khơng (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 không 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 không bị bẩn Đẻ giảm mức độ hóa hơi, tiếp xúc phải làm kim loại khó nóng chảy Buồng dập tắt hồ quang mơ tả Hình.1-5 Cấu tạo buồng cho phép chế tạo máy cắt chân khơng đóng mở máy cắt chân không 500 lần điện áp 10kV, dòng 600A 30000 lần dòng 200A Nhược điểm máy cắt chân khơng dịng cắt khơng lớn 1.1.8 Máy cắt khí Hình 1-6 Buồng cắt SF6 Hình 1-7 Các kiểu máy cắt khí SF6 a) Vị trí đóng; b) cắt dòng lớn; a) Kiểu buồng cắt đơn, truyền động cho ba pha; b) Kiểu buồng cắt đơn, truyền động pha; c) cắt dịng bé; d) Vị trí cắt 1- Tiếp điểm hồ quang tĩnh; 2- Miệng thổi; 1- Buồng cắt; 2- Sứ đỡ; 3- ổ trung tâm; 3- Tiếp điểm tĩnh chính; 4- Tiếp điểm động hồ quang; 4- Ổ dưới; 5- Lò xo cắt; 6- Cơ cấu truyền động; 5- Tiếp điểm động; 6- Buồng nén chính; 7- Lị xo đóng; 8- Tủ điện 7- Tiếp điểm trượt; 8- Van trên; 9- Buồng nén phụ; 10- Xi lanh; 11- Van 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