sơ đồ hệ thống điện - Dự án đường sắt đô thị hà nội: tuyến cát linh – Hà Đông Dự án đầu t- Tổng Công ty Tvtk GTVT (TEDI),

sơ đồ hệ thống điện,Dự án đường sắt đô thị, tuyến cát linh Hà Đông, Dự án đầu tư, Tổng Công ty Tvtk GTVT (TEDI),

Tải sự cố

-+825 V

Feeder

Tủ 380/220V

Phân đoạn

sự cố Phân đoạn

dự phòng

22KV Phân đoạn I

TTTH

Phân đoạn II Phân đoạn I

Tới trạm

bên phải

Phân đoạn II 22KV

Tới trạm bên phải

Tới trạm bên trái

Hình 12.12: Sơ đồ nguyên lý trạm hỗn hợp chỉnh lưu và hạ áp cho các

trạm trung gian (phương án kiến nghị)

Ph©n ®o¹n I 22KV

Acquy

22KV Ph©n ®o¹n II

KT TTTH1 TTTH2

380V

Tñ

380/220V

dù phßng

Ph©n ®o¹n

sù cè

TTTH2

Ph©n

®o¹n I

Ph©n

®o¹n II Ph©n

®o¹n I

Ph©n

®o¹n II

Tíi tr¹m bªn tr¸i

Tíi tr¹m bªn ph¶i

Tíi tr¹m bªn ph¶i

Tíi tr¹m bªn tr¸i

c¸c phô t¶i h¹ ¸p trªn ®−êng s¾t vµ trong ga

66

64 62 60 58

56 54 50 48 44

64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44

ThiÕt bÞ n¹p

V A A

A V

+

A

+

0

0

Thanh c¸i

®iÒu khiÓn

110V

ChiÕu s¸ng sù cè

Thanh c¸i

Thanh c¸i tÝn hiÖu

Thanh c¸i

®iÒu khiÓn 110V

Tõ tñ 380/220V

A c quy

12.4 Phương án bố trí trạm

Vị trí các trạm được xác định theo các nguyên tắc sau đây:

- Trạm đặt tại các ga để thuận tiện trong công việc quản lý và khai thác vận hành,

- Toàn tuyến có hai trạm hai đầu, ở giữa là các trạm trung gian,

- Khoảng cách giữa các trạm không quá chênh lệch để khoảng cách cấp điện của

các trạm xấp xỉ bằng nhau và công suất yêu cầu của các trạm gần như nhau, khoảng cách phân đoạn mạng tiếp xúc gần bằng nhau Điều này cho phép sử dụng các thiết bị điện như nhau trong các trạm và trên mạng tiếp xúc, tăng khả năng tương thích của hệ thống cung cấp điện,

Xuất phát từ sơ đồ nêu trong mục 12.3 và từ các nguyên tắc trên, kiến nghị bố trí trạm hỗn hợp tại các ga sau đây: Ga Cát Linh (ga đầu tuyến, ga trung chuyển), Ga Láng,

Ga Vành đai III, ga Bến xe Hà Đông, Ga La Khê, và ga Bến xe Hà Đông mới (ga cuối tuyến) và tại depot Từ trạm ở ga Bến xe Hà Đông mới cấp điện cho cả mạng tiếp xúc từ

đây đến depot và có đường dây trung áp từ thanh cái cấp điện cho trạm hỗn hợp ở Depot (xem hình 12.15) Trạm Depot cấp điện cho nhu cầu sức kéo và các nhu cầu hạ áp khác trong depot

Vị trí xây lắp trạm điện được xác định dựa trên hai yếu tố sau:

- Có đường đủ để ô tô tải ra vào để vận chuyển thiết bị,

- Gần tuyến tàu điện, không xa quá 100m

BÕn xe

Hµ §«ng míi

Hµ §«ng

Vµnh

327m 2942m

2325m 2545m

2465m 2450m

Depot

C¸t Linh

Tr¹m Th¸i Hµ hay Gi¸m

Tr¹m Thanh Xu©n 3

Tr¹m V¨n Khª

270m

750V/DC

Bè trÝ tr¹m ®iÖn

T

Tªn tr¹m hçn hîp (THH)

Tªn tr¹m h¹ ¸p

Kho¶ng c¸ch

tõ THH tr−íc (m)

MBA-CL

®iÖn kÐo (KVA)

MBA phôc

vô ®−êng s¾t (KVA)

1 2

5

LLC-2

D L11-13

D L12-14

D L3

LLC-1

7

8

9

C C

10

T

ĐƯờng I

ĐƯờng II

Ray tiếp xúc

Ray tiếp xúc

Đường I

Đường II

Hình 12.17: Sơ đồ nguyên lý cấp điện phân tán cho mạng tiếp xúc từ hai trạm điện kéo hỗn hợp (phương án kiến nghị)

14M

L

12

L

11

L

14

L

13

D

L11

D

L13

D

L21

L

22

L

21

L

20

L

24

L

23

D

L20(3)

D

L23

D

0D

L

32

L

31

L

30(1)

L

30(2)

L

34

L

33

D

L33

D

L31

D

L30(1)

Đường I

Đường II

C 3

C 2

C 1

D

L12

D

L14

D NM

D NM

D NM

D NM

D

L22

D

L20

D

L24

D

L32

D

L30(2)

Hình 12.18:Sơ đồ mạch cấp điện phân tán cho mạng tiếp xúc.

(Phương án kiến nghị)

Sơ đồ bố trí trạm như vậy cho phép thoả mãn hài hoà các yêu cầu và nguyên tắc trên đây Đồng thời với sơ đồ như vậy việc cấp điện trung áp cho hai trạm đầu tuyến dễ dàng được thực hiện từ mạng điện khu vực, các trạm trung gian được cấp điện trung áp bằng 2 mạch từ các thanh cái các trạm lân cận theo sơ đồ mạch vòng kín Sơ đồ này có

độ tin cậy cao hơn nữa nếu cơ quan quản lý lưới điện khu vực có khả năng cung cấp điện trung áp trực tiếp cho trạm một hoặc vài trạm trung gian và vẫn giữ nguyên mạch vòng

ở đây kiến nghị cấp điện trung áp cho trạm Vành đai 3 (hình 12.15)

Để xác định địa điểm đặt trạm cụ thể cần khảo sát thực địa và thống nhất với cơ quan quản lý lưới điện Địa điểm bố trí trạm cuối cùng có thể xê dịch với phương án kiến nghị trên đây nhưng không nên khác xa với phương án đã kiến nghị Vị trí trạm nên đặt dưới đường chạy trên cao hay ngay trong nhà ga

12.5 Xác định sơ bộ công suất trạm

Việc tính toán chi tiết công suất tổ biến áp – chỉnh lưu tại trạm điện đòi hỏi số liệu

mà ở giai đoạn hiện nay chưa có, ví dụ đồ thị dòng điện kéo theo thời gianđể tính dòng

điện trung bình, dòng điện hiệu dụng và dòng điện cực đai Tuy nhiên, trên cơ sở công suất và tốc độ mỗi đoàn tầu, năng lực vận tải trong thiết kế ở thời kỳ gần và sơ đồ bố trí trạm có thể xác định sơ bộ công suất cung cấp cho sức kéo tại mỗi đoạn

Công suất của đoàn tàu dự định của đoàn tàu có 4 toa, 2 toa giữa mỗi toa có 4

động cơ điện kéo, công suất mỗi động cơ 180 W Hiệu suất động cơ trung bình bằng 0.95 Công suất điện chiếu sáng mỗi toa 12 bóng đèn huỳnh quang công suất 40 W Công suất chiếu sáng 1.2 KW, công suất các thiết bị phụ tính bằng 30% công suất động cơ điện kéo Công suất điều hoà nhiệt độ mỗi toa 48 KW Các công suất trên đây, nhất là công suất động cơ, bảo đảm cho đoàn tàu khởi động và tăng tốc nhanh (gia tốc lớn) Đó

là một yêu cầu quan trọng trong ga, trong thành phố Tuy nhiên, vì gia tốc lớn nên thời gian tiêu thụ công suất tiêu thụ nhỏ Do đó công suất trung bình cần cấp cho đoàn tàu cũng nhỏ hơn công suất cực đại và khi đoàn tàu làm việc với công suất lớn hơn trạm sẽ làm việc với các điều kiện quá tải ghi trong mục 12.5

Căn cứ theo công suất trung bình của đoàn tàu, năng lực vận tải tối đa của cả tuyến

ở thời kỳ tiếp theo, khoảng cách giữa hai ga và sơ đồ kiến nghị phân đoạn mạng tiếp xúc

có thể xác định được công suất trung bình của trạm cấp điện lớn nhất (khoảng cách xa nhất) bằng 3620 KW

Công suất yêu cầu từ mỗi tổ biến áp – chỉnh lưu có thể quy tròn bằng 3600 KW Như vậy tổng công suất đặt phục vụ sức kéo điện của thiết bị trên cả tuyến gồm 7 trạm bằng 25200 KW Với công suất mỗi trạn như vậy có thể dùng các tổ biến áp – chỉnh lưu công suất định mức 3200 KVA, tương đương máy mã hiệu TMΠ -3200/20 và YBKM – 5 của Nga hay dùng tổ biến áp – chỉnh lưu 1800 hoặc 3600 KVA của Trung Quốc

Có 2 phương án chọn số lượng tổ máy trong mỗi trạm: Nếu chọn có dự phòng nóng 100% công suất thì mỗi trạm điện kéo đặt 2 tổ máy – một làm việc, một dự phòng, công suất mỗi tổ bằng công suất yêu cầu Phương án này có độ tin cậy cao nhưng chi phí đầu tư rất lớn Phương án thứ 2 là đặt 2 tổ máy mỗi tổ có công suất bằng 50% công suất yêu cầu, tức là 1800 KVA Trong phương án thứ 2 này khi một tổ máy có sự cố thì các tổ

máy tại trạm đó và 2 trạm liền kề phải làm việc theo điều kiện quá tải nêu trong mục

5.5.2 Kinh nghiệm thực tế của Trung Quốc cho biết nên chọn phương án 2 tức mỗi trạm

chỉ cần 2 tổ công suất 2x1800 KVA

Như đã nói ở trên, các trạm điện kéo là các trạm hỗn hợp vừa làm nhiệm vụ cung

cấp điện một chiều cho sức kéo điện vừa cung cấp điện cho các phụ tải phục vụ ga và

đường sắt, vì vậy tại mỗ trạm ngoài 2 tổ máy biến áp – chỉnh lưu cần đặt thêm 2 máy

biến áp hạ điện áp từ 22 KV xuống 380/220 V Tại các ga không có trạm điện kéo thì chỉ

cần đặt trạm biến áp có hai máy hạ áp Hai máy hạ áp này phục vụ các nhu cầu điện tại

chính ga có đặt trạm và nhu cầu điện của đường sắt hai bên ga, mỗ bên một nửa khoảng

cách tới hai ga liền kề Công suất mỗi máy hạ áp 320 KVA hay 250 KVA là thích hợp

cho các phụ tải tại ga và nửa đoạn đường sắt giữa hai ga ở trạm hỗn hợp Cát Linh cần

cấp điện cho cả Trung tâm điều độ nên bố trí 2 máy 560 KVa hoặc 500 KVA còn ở

Depot bố trí 2 máy 1000 KVA

12.6 Các thiết bị đIện lực chủ yếu trong trạm đIện kéo hỗn

hợp

Trong trạm hỗn hợp cung cấp điện năng cho mạng điện kéo và các phụ tải phục

vụ đường sắt ở mạch sơ cấp có các thiết bị điện lực chủ yếu sau đây:

Thanh cái trung áp Theo chiều dài thực tế (m)

Bộ chỉnh lưu 2 Máy ngắt một chiều Phụ thuộc số phi đơ (feeder)

Dao cách ly một chiều Phụ thuộc số phi đơ

Thanh cái một chiều Theo chiều dài thực tế (m)

Dây phi đơ một chiều Theo chiều dài thực tế (m)

Dây thu hồi Theo chiều dài thực tế (m)

Thanh cái và thiết bị hạ áp Phụ thuộc chiều dài và số lượng tải

Các thiết bị trung áp và một chiều phải được lắp đặt trên phân đoạn làm việc, phân

đoạn dự phòng và đoạn nối tiếp

Các thiết bị điện lực cung cấp điện cho phụ tải phục vụ đường sắt cũng bao gồm dao cách ly, máy ngắt và thanh cái trung áp, máy hạ áp và dao cách ly, máy ngắt (hay automat), thanh cái hạ áp và cũng được lắp đặt trên các phân đoạn như cho sức kéo

Ngoài các thiết bị động lực trong trạm còn cần lắp đặt các thiết bị bảo vệ quá áp, bảo vệ sụt áp, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch trong trạm và trên mạng tiếp xúc, các thiết bị đo lường dòng, áp, công suất, điện năng (xoay chiều và một chiều), đo tấn số và các thiết bị điều khiển

Để tính chọn cụ thể từng thiết bị theo phương pháp tích phân và phương pháp tức thời có tính đến các yếu tố của mạng điện khu vực (ví dụ các công suất ngắn mạch, tỉ số r/x, điện trở suất của đất v.v ) cũng cần các số liệu ở giai đoạn hiện nay chưa có Việc này cần tiến hành ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật

12.7 Các giải pháp đo lường và bảo vệ trong hệ thống CCĐ

Ngoài các thiết bị động lực trong trạm cần lắp đặt các thiết bị đo lường và bảo vệ

an toàn điện, trên đường sắt đặt thiết bị bảo vệ để giảm và chống dòng địên rò

Về đo lường cần đo các đại lượng điện xoay chiều và một chiều là dòng, áp, công suất, điện năng và tần số nhờ các máy biến điện áp (TU) máy biến dòng(TI), điện trở nối tiếp và điện trở sơn (trong mạch một chiều) cùng các đồng hồ tương ứng

Về bảo vệ an toàn điện ngoài các thiết bị bảo vệ có sẵn ở máy biến áp và bộ chỉnh lưu do nhà sản xuất chế tạo (cân áp, cân dòng, bảo vệ quá trình quá độ, chống nổ,…) cần thực hiện các giải pháp bảo vệ trong mạch xoay chiều và một chiều là bảo vệ quá tải, bảo

vệ quá áp khí quyển (sét) và quá áp quá độ, bảo vệ chống sụt áp, bảo vệ chống ngắn mạch trong trạm và trên mạng tiếp xúc Mạch bảo vệ phải thoả mãn các yêu cầu về độ tin cậy, tính lựa chọn, độ nhạy và có tốc độ cao Mạch bảo vệ bao gồm máy biến áp đo lường (TU, TI) hay bộ cảm biến, rơle và cơ cấu chấp hành Đối với mạch hạ áp cấp điện cho phụ tải ở ga và trên đường sắt dùng aptomát thông dụng, aptomát chống dòng rò hay cầu chì Ngoài ra tại các trạm phải có các hệ thống tiếp đất bảo vệ quá áp khí quyển và tiếp đất an toàn

Mạch đo lường và mạch bảo vệ là các mạch thứ cấp, cần được tính toán ở giai

đoạn thiết kế kỹ thuật

12.8 Phương án mạng tiếp xúc

Như đã phân tích các tiêu chuẩn thiết kế ở mục 7.2.9, so sánh hai phương án mạng tiếp xúc đối với tuyến Cát Linh – Hà Đông kiến nghị trước mắt tập trung xem xét phương

án tiếp xúc bằng ray thứ 3 (ray tiếp xúc) Các tiêu chuẩn và phương án kỹ thuật của ray tiếp xúc đã đề xuất ở phần i mục này ở đây chỉ xin đặc biệt nhấn mạnh lại là ray tiếp xúc phải được cách điện cẩn thận, che chắn bằng nhiều lớp và phải bảo đảm cách điện tốt với kết cấu tầng trên của đường sắt và với các kết cấu khác ở các nước thường sử dụng

vật liệu tự nhiên (gỗ) hay vật liệu nhân tạo (polimer) để chế tạo hộp cách điện treo ray tiếp xúc Kiến nghị trên tuyến Cát Linh - Hà Đông sử dụng polimer để chế tạo hộp che ray tiếp xúc vì vật liệu này phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta và có tuổi thọ cao, đồng thời nhắc lại kiến nghị dùng ray tiếp xúc chế tạo từ hợp kim thép nhôm

Phương án kỹ thuật treo ray tiếp xúc kiến nghị cho tuyến Cát Linh – Hà Đông trình bày trên các hình vẽ 12.19 ữ 20

12.9 Kiến nghị về đấu thầu trang thiết bị cho hệ thống CCĐ

Một số thiết bị trong hệ thống CCĐ là các thiết bị chuyên dụng trên ĐS chạy điện,

ví dụ tổ biến áp – chỉnh lưu, một số thiết bị điện một chiều, mạng tiếp xúc Kiến nghị các thiết bị này cần nhập từ nước ngoài Còn phần lớn thiết bị điện lực công suất và thiết bị thứ cấp ở trong nước đã sản xuất được (tới cấp điện áp 110KV) Các thiết bị này càn

được chào thầu rộng rãi để các đơn vị kể cả trong nước có thể tham gia

1 Mèi nèi co d·n nhiÖt

2 Tay treo phô

3 Bé phËn chèng tr−ît

4 Bé phËn treo ray tiÕp xóc

5 Hép che ray

6 Ray tiÕp xóc

7 Tay treo

Ln

5

6 7

8

8 Tµ vÑt

4

3 1

2 A

Hình 12.20: Các bộ phận treo ray tiếp xúc.

5 A - A

6 7

8

9

4 Sợi cao su

7 Bu lông

8 Hộp cách điện che ray

6 Chốt định vị

5 Hộp che bảo vệ phía trên

3 Tay treo

2 Ray tiếp xúc

1 Lớp lót dưới cách điện

10 Lớp lót trong hộp cách điện

9 Lớp cách điện

A