Nhà máy điện và trạm biến áp

đồng thời được dùng làm cơ sở để thiết kế các mạch nhị thứ, xây dựng các thiết bị phân phối điện฀ b Sơ đồ truyền tải công suất Đó là một bộ phận của SĐĐC, sơ đồ này xác định đường truyề

CH NG I

KHÁI NI M V QUÁ TRÌNH S N XU T

VÀ PHÂN PH I I N N NG 1.1 Khái ni m

1.1.1 c đi m c b n c a đi n n ng

Hi n nay, đi n n ng là ngu n n ng l ng quí, đ c s d ng r t r ng rãi và ti n l i

trong s n xu t, trong đ i s ng c a con ng i Vì đi n n ng r t d dàng bi n đ i sang các

d ng n ng l ng khác nh : c n ng, nhi t n ng, quang n ng ph c v cho s nghi p

hi n đ i hoá, công nghi p hoá c a đ t n c Ng c l i, t các d ng n ng l ng khác

trong thiên nhiên nh : dòng n c, than đá, s c gió, s c nóng c a m t tr i hay trong lòng

trái đ t, n ng l ng nguyên t là nh ng nguyên li u cung c p cho các nhà máy đi n

làm vi c, chúng c ng r t d dàng bi n đ i thành đi n n ng phát vào l i đi n đ cung

c p cho các ph t i đi n

i n n ng r t d dàng truy n t i đi xa b ng các đ ng dây d n đi n dài vài kilômét t i

hàng nghìn kilômét v i công su t truy n t i hàng tr m, hàng nghìn mêgaoát c đi m này

c a đi n n ng h n h n so v i vi c truy n t i các d ng n ng l ng khác n c ta, đã có

đ ng dây t i đi n B c Nam dài h n 1.000km, v i đi n áp truy n t i 500KV và công su t

là 500MW

i n n ng đ c s n xu t r t t p trung, có qui mô t đ ng hoá cao

i n n ng không tàng tr đ c, nên s n xu t đi n n ng ph i đ ng th i phát tri n s n

xu t c a các ngành kinh t qu c dân khác Do v y, ch s đi n n ng c ng là ch s s phát

tri n chung c a qu c gia

i n n ng đ c s n xu t ra luôn có giá thành r h n giá thành s n xu t các n ng

l ng khác

1.1.2 Yêu c u c a quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng

đ m b o t t vi c cung c p đi n cho ph t i, trong quá trình s n xu t (QTSX) và

phân ph i đi n n ng (PP N) ph i có các yêu c u sau đây:

- S n xu t đi n n ng ph i có ch t l ng t t nh v tr s đi n áp và t n s trên l i

đi n không sai khác v i tr s danh đ nh là ±5%

- Ph i an toàn cho con ng i và thi t b trong quá trình s n xu t và phân ph i đi n

 H lo i I là nh ng h tiêu th đi n mà khi cung c p đi n b gián đo n thì có th gây

ra nguy hi m ch t ng i, t n th t l n cho n n kinh t qu c dân, h h ng thi t b , h h ng hàng lo t s n ph m, r i lo n các quá trình công ngh ph c t p và các b ph n đ c bi t quan tr ng cho sinh ho t thành ph

 H lo i II là nh ng h tiêu th đi n mà khi cung c p đi n b gián đo n s làm h t

m c k ho ch hàng lo t s n ph m, lãng phí công nhân, đình tr máy móc và v n t i công nghi p, r i lo n ho t đ ng bình th ng c a ph n l n nhân dân thành ph

 H lo i III là nh ng h tiêu th đi n không thu c hai lo i trên

[Theo quy ph m trang b đi n (11TCN - 18 - 84)]

1.1.3 Mô hình quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng

Quá trình s n xu t (QTSX) và phân ph i đi n n ng (PP N) c a h th ng đi n đ c

10KV

35KV 110KV

B B

D 12

D 13

D 14 10KV

i n n ng c a h th ng đ c s n xu t t các nhà máy nhi t đi n (N 1) và (N 2); các nhà máy Thu đi n (T 1) và (T 2) Ngoài ra, đ nâng cao h s công su t cosj c a l i

đi n trong h th ng đi n, ng i ta xây d ng tr m bù (B), tr m này đ c cung c p đi n t

tr m bi n áp trung gian (TBAtg*) có 2 c p đi n áp 110KV và 220KV, sau đó h xu ng 10KV cung c p cho tr m bù

H th ng đi n ta đang xét có các c p đi n áp là: 6KV; 10KV; 35KV; 110KV; 220KV

và 500KV; c p đi n áp 500KV là c p đ liên h v i h th ng đi n khác Chúng đ c n i

v i nhau qua các tr m bi n áp trung gian và b ng các đ ng dây t (D1) đ n (D17)

Nh v y, quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng g m ba khâu:

- Khâu 1: Khâu s n xu t đi n n ng (bao g m các nhà máy đi n)

- Khâu 2: Khâu truy n t i và phân ph i đi n n ng (bao g m các tr m bi n áp, các

đ ng dây t i đi n) đ c g i là m ng đi n

- Khâu 3: Khâu tiêu th đi n n ng, đ c g i là h dùng đi n hay ph t i đi n, khâu

3 đi n n ng đ c bi n đ i thành các d ng n ng l ng khác

Rõ ràng r ng c 3 khâu trong quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng bao g m 2

ph n t h p thành, đó là:

- Ph n t truy n t i và phân ph i đi n n ng;

- Ph n t bi n đ i (bi n đ i các n ng l ng khác thành đi n n ng và ng c l i)

A’ ph i b ng nhau (đi n n ng A b ng đi n n ng A')

Vi c xây d ng TPT ng i ta dùng các đ ng h công su t t ghi, hay các bi u b ng

th ng kê yêu c u dùng đi n c a ph t i và sau đó v thành TPT

N c ta có 2 mùa trong n m, nên ta ch n cho m i mùa có 1 ngày đi n hình Mùa

hè có TPT đi n hình ngày hè (đ i di n cho183 ngày hè) và mùa đông có TPT đi n

hình ngày đông (đ i di n cho 182 ngày đông) (hình1-4a)

- th ph t i n m:

• Theo th t gi m d n (hình 1- 4b), d a vào TPT ngày đi n hình th ng kê s đi n

n ng t l n đ n nh c a các đo n th i dùng đi n nh nhau sau đó ta s p x p theo th t

gi m d n cho đ n gi cu i cùng c a n m là 8760h th này cho ta tính đ c t ng đi n

Theo tháng trong n m, v i đ th này (hình1-5), tr c hoành đ c tính t tháng 1 đ n

tháng 12 M i tháng d a vào ngày đi n hình c a tháng th này cho ta bi t tháng nào trong n m có yêu c u cung c p đi n n ng l n nh t và tháng nào có yêu c u cung c p đi n

n ng nh nh t Nó làm c s trong quá trình v n hành, s a ch a các t máy phát đi n c a

h th ng đi n

1.2.3 Các đ i l ng và các h s đ c tr ng c a đ th ph t i

Ví d : M t TPT hình (1-6) là yêu c u dùng đi n c a h nông nghi p, th y l i cho

theo ngày đi n hình

10

Công su t trung bình đ c ký hi u Ptb là công su t không đ i trong su t th i gian

dùng đi n c a ph t i Nh v y, theo khái ni m này ta xác đ nh đ c công su t trung bình

A =

24P

24Pmax

tb

×

× = max

tbP

P (1-2) Trong đó:

11

Ý ngh a c a h s đi n kín là ch : khi Kđk càng g n t i 1,0 thì hi u qu kinh t s

d ng thi t b đi n càng cao

d) Th i gian s d ng công su t c c đ i

Th i gian s d ng công su t c c đ i đ c ký hi u Tmax:

maxP

A (1-3)

Theo TPT (hình1-6) có th i gian s d ng công su t c c đ i là:

50

620 = 12,4h

Nh v y, n u lúc nào thi t b đi n c ng làm vi c v i Pmax thì đ tiêu th đi n n ng

th c t A (đ i v i ph t i) ho c phát vào l i đi n n ng A (đ i v i nhà máy đi n) thì thi t

b đi n ch c n làm vi c th i gian Tmax < Tth c t

1.3 Gi i thi u các lo i nhà máy đi n

i n n ng cung c p cho ph t i đ c s n xu t t các nhà máy đi n Hi n nay, trong h

th ng đi n ng i ta đã xây d ng các lo i nhà máy đi n: nhi t đi n, th y đi n, đi n nguyên

t , nh t quang đi n, tri u đi n, phong đi n

1.3.1 Nhà máy nhi t đi n

Nhiên li u cung c p cho nhà máy đ s n xu t ra đi n n ng là than đá, khí ga (bi n

hoá n ng thành đi n n ng) Nhà máy nhi t đi n (NMN ) có 2 lo i

1) Lo i nhà máy nhi t đi n ki u ng ng h i

Lo i nhà máy này, th ng xây d ng g n n i có nhiên li u, đ thu n ti n vi c cung c p

nhiên li u cho nhà máy s n xu t, nên NMN ki u ng ng h i th ng có ph t i đ u c c

nh (nhà máy xa trung tâm công nghi p)

2) Lo i nhà máy nhi t đi n ki u rút h i

Lo i nhà máy này v nguyên lý làm vi c hoàn toàn gi ng nh nhà máy ki u ng ng

h i, có khác m t chút là có m t ph n h i n c sau khi đã qua tu c bin đ c d n theo

đ ng ng đ cung c p nhi t cho các ph t i dùng nhi t khác và th ng ph t i đi n đ u

kèm theo h ch a n c l n, đ đ m b o có nhiên li u cung c p cho nhà máy ho t đ ng

đ c th ng xuyên NMT xây d ng xa các trung tâm công nghi p nên ph t i đ u

c c nhà máy r t nh mà ch y u là đi n t dùng cho nhà máy kho ng (0,2 ÷ 2)% t ng công su t nhà máy phát ra i n n ng còn l i đ c truy n t i đi xa đ cung c p cho ph

t i c a nhà máy

Nhà máy th y đi n có 3 lo i

1) Nhà máy th y đi n ki u ngang đ p (hình 1-7)

2) Nhà máy th y đi n ki u sau đ p (hình 1-8)

Hình 1-7: M t b ng nhà máy th y đi n ki u ngang đ p

Tr m PPNT

Tr m

H l u

Th ng

Hình 1-8: M t c t d c nhà máy th y đi n ki u sau đ p

1 p dâng n c; 2 ng d n n c vào tua bin; 3 Nhà máy đi n; 4 Tua bin;

5 Máy phát đi n ; 6 MBA c a nhà máy; 7 ng ng x ; 8 C n tr c nâng h

c a van; 9 C a van

MNHL MNTL

13

Trong t ng lai, n c ta s xây d ng nhà máy th y đi n S n La, lúc này s n l ng

đi n hàng n m c a n c ta s t ng lên, đáp ng đ c công cu c hi n đ i hóa c a đ t n c

1.3.3 Nhà máy đi n nguyên t

Nhà máy đi n nguyên t (NM NT) làm nhi m v bi n n ng l ng nguyên t thành

đi n n ng Th c ch t quá trình làm vi c c a nhà máy c ng t ng t nh NMN Khi xây

d ng NM NT, ta ph i có các bi n pháp ch ng rò r ch t phóng x t các lò ph n ng đ

đ m b o tuy t đ i an toàn cho con ng i và cho môi tr ng

N c ta, trong t ng lai không xa, s xây d ng NM NT các t nh mi n Trung c a

Gi s có ch m ch p đi m N trên đ ng dây (là dòng đi n s c p c a máy bi n dòng đi n 2BI) v t quá dòng truy n t i max, thì dòng đi n th c p c a 2BI t ng lên đi vào cu n dây c a 2 r le dòng đi n 3RI và 4RI - hai r le này kh i đ ng, các c p ti p đi m

th ng m c a 3RI và 4RI đóng l i Nên m ch đi n m t chi u s thông t (+) sang (−) qua

cu n dây c a r le trung gian 5RG, cu n dây c a 5RG có đi n, hai c p ti p đi m th ng

m 5RG đóng l i M t m t, đi đ ng tác cu n c t 6CC máy c t 1MC c t, đ ng dây tách ra

kh i l i đi n M t khác, r le tín hi u 7Th có đi n s phát báo tín hi u s c quá dòng

đi n c a đ ng dây

S đ khai tri n c a b o v quá dòng đi n đ ng dây (hình 2-18b) khác v i s đ nguyên th ch : Nh ng ph n t có liên quan v đi n v i nhau, thì đ c v chung vào m t b n v Do đ c đi m này c a s đ khai tri n chúng th ng đ c s d ng v

b n v b o v ph c t p có nhi u ph n t Ho c trong b n v thi công l p ráp c a

m ch b o v

b) S đ t đ ng đóng ngu n d tr

S đ l y đi n c a hai đ ng dây 1 và 2 trên hai phân đo n khác nhau c a

thanh góp (hình 2 - 19), nên chúng s làm d phòng cho nhau khi có s c ngu n đ n

m t trong hai phân đo n Ta gi s , máy bi n áp B2 là ngu n đ n phân đo n hai c a thanh góp b s c , thì máy c t 3MC c t, ti p đi m ngh ch c a 3MC đóng l i, dòng đi n

m t chi u t (+) qua ti p đi m (1) c a máy c t 4MC vào cu n c t 4MC tr v (-) Cu n

c t c a 4MC có đi n, máy c t 4MC c t làm cho ti p đi m 2 c a 4MC m ra đ ng th i

ti p đi m 3 c a 4MC đóng l i Khi đó, cu n đóng C c a máy c t phân đo n có đi n,

đ ng tác đóng máy c t phân đo n 6MCpđ, đi n n ng đ c truy n t phânđo n (I) sang phân đo n (II) ti p t c cung c p cho đ ng dây 2 m c dù máy bi n áp B2 là ngu n

c a phân đo n này b s c

C n l u ý khi làm vi c bình th ng máy bi n áp B1 và B2 đã đ y t i, thì khi làm d phòng cho nhau ph i có m ch t đ ng liên đ ng c t b t các ph t i không quan tr ng trên

đ ng dây 1 và 2, đ tránh quá t i cho B1 ho c B2 khi d phòng cho nhau

Hình 2-18b: S đ khai tri n c a b o v quá dòng đi n đ ng dây 6KV

32

2.4 Thi t b trong m ch đi u khi n và đo l ng

2.4.1 Máy bi n đi n áp

Công d ng c a máy bi n đi n áp (BU) là bi n đ i đi n áp cao b t k , xu ng đi n áp

có tr s nh tiêu chu n 100(V) hay

3

100 (V) cung c p cho m ch b o v r le, m ch đo

l ng đi u khi n v đi n áp

Nh v y, nguyên lý làm vi c c a BU gi ng nguyên lý làm vi c c a máy bi n áp; ch khác là công su t c a BU nh và ph t i c a nó có giá tr t ng tr r t l n, nên ch đ làm

vi c c a BU là ch đ không t i

Hình (2- 20a) là s đ nguyên lý c a BU; (hình 2 - 20b) là 3 s đ đ u dây th ng dùng trong th c t c a BU; trong đó:

- Hình (2- 20b) I: Cách đ u dây ki u hình ch V, cách đ u dây này s d ng 2 BU

- Hình (2- 20b) II: Cách đ u dây hình (Y - Yo);

- Hình (2- 20b) III: Cách đ u dây ki u Yo - Yo - D

Hình2-19: S đ l y đi n c a hai đ ng dây 1 và 2

Công d ng c a máy bi n dòng đi n (BI) là bi n đ i dòng đi n l n (s c p) v dòng

đi n nh (th c p) tiêu chu n 1(A) ho c 5(A); cung c p cho m ch b o v r le, m ch đo

l ng, đi u khi n v dòng đi n

2.4.3 Gi i thi u m ch đo l ng đ u c c máy phát đi n

Hình 2-21a: S đ nguyên lý máy bi n dòng đi n

Hình 2-21b: S đ đ u dây c a máy bi n dòng đi n (MBD)

I.

III.

II.

Trên m ch đo l ng (hình 2-22), các đ i l ng nh dòng đi n đo b i các đ ng h Ampe k , đi n áp b i các đ ng h Vol k , công su t b i các Watt k , đi n n ng b i các công t k và t n s b i các t n s k t i đ u c c máy phát đi n

Hình 2-22: M ch đo l ng đ u c c máy phát đi n (MPA)

36

r t nhi u lõi nh cáp đi u

khi n s lõi trong m t s i có

đi u ki n kinh t cho vi c ch n các thi t b đi n

trong s đ đ u đi n khi dùng kháng đi n h n

ch dòng đi n ngán m ch Do v y, đ c đi m

chính c a c u t o kháng đi n là:

- Cu n dây lõi không khí

- Có đi n tr tác d ng nh

Kháng đi n khi có dòng đi n bình th ng

ch y qua, t n hao trên nó s nh và khi có dòng

đi n ng n m ch qua nó nó s h n b i đi m t

ph n dòng đi n ng n m ch (vì lúc này đi n

kháng c a kháng đi n không bé đi)

mô t k t c u chung c a kháng đi n

- Kháng đi n kép ( ) g m m t đ u vào và hai đ u ra ho c ng c l i

- Dòng đi n max Imax (KA) cho phép ch y qua kháng đi n

- Dòng đi n n đ nh v nhi t Inh(KA), t ng ng v i th i gian n đ nh nhi t tnh (s)

c

Hình 2-26: Cách l p đ t kháng đi n

Chương III

Sơ đồ nối điện

Đ3.1 Khái niệm cơ bản về các loại sơ đồ điện

3.1.1 Khái niệm chung

Trong các nhà máy điện, trạm biến áp (TBA), trạm bơm điện sự liên hệ giữa các thiết

bị điện được thể hiện bằng sơ đồ nối điện, ở sơ đồ này mỗi phần tử hoặc thiết bị điện được diễn tả bằng một quy ước, trình tự nối các hình quy ước đó phản ánh đúng trình tự nối các phần tử, các thiết bị điện như trong thực tế

Mức độ thể hiện các chi tiết của sơ đồ nối điện - dưới đây gọi là sơ đồ điện (SĐĐ) phụ thuộc không chỉ vào mục đích của người thiết kế mà còn vào quy mô và mức độ phức tạp của công trình, ví dụ đối với một công trình nhỏ, có ít thiết bị thì SĐĐ có thể biểu thị không những các thiết bị chủ yếu như các máy phát, máy biến áp, các thiết bị đóng cắt mà còn cả

hệ thống các thiết bị bảo vệ, kiểm tra đo lường, tín hiệu và điều khiển nữa

Tuy nhiên đối với một công trình có quy mô trung bình hoặc lớn số thiết bị nhiều lại phức tạp thì việc thể hiện tổng hợp như trên sẽ tạo ra SĐĐ hết sức phức tạp, khó đọc Bởi vậy trong các trường hợp này người ta thường tách SĐĐ thành từng phần, mỗi phần biểu diễn sự liên hệ giữa một nhóm thiết bị và có được các SĐĐ khác nhau

Ví dụ : Sơ đồ mạch nhất thứ và sơ đồ mạch nhị thứ

Sơ đồ mạch nhất thứ biểu thị sự liên kết giữa các máy phát điện, máy biến áp, cuộn kháng, máy cắt điện, dao cách ly v v là các thiết bị của mạch điện cơ bản có nhiệm vụ trực tiếp truyền tải điện năng từ nguồn đến cho phụ tải

Sơ đồ mạch nhị thứ biểu thị sự liên kết các khí cụ, thiết bị của mạch điện phụ trợ như các dụng cụ đo lường, bảo vệ, tín hiệu, điều khiển, tự động hoá Các thiết bị này giúp cho người vận hành bảo đảm được quá trình sản xuất và phân phối điện năng được tốt nhất Sơ đồ liên kết mạch nhất thứ với các mạch nhị thứ tương ứng được gọi là sơ đồ toàn phần

Sau đây ta chủ yếu xem xét các vấn đề về mạch nhất thứ, mạch nhị thứ đã được trình bày ở chương II còn sơ đồ toàn phần sẽ được trình bày thêm ở mục sau

rõ hơn sự liên kết giữa

các thiết bị điện với

(máy phát điện, máy

biến áp, đường dây); các

Hình 3.2: a Sơ đồ 1 máy phát điện nối vào thanh góp máy phát

b Sơ đồ 3 sợi toàn phần của máy phát đó

BU - máy biến điện áp; KT - cuộn kích thích của F; R KT - điện trở điều chỉnh kích từ; M KT - máy kích thích; ADT - áptômát diệt từ

đồng thời được dùng làm cơ sở để thiết kế các mạch nhị thứ, xây dựng các thiết bị phân phối điện฀

b) Sơ đồ truyền tải công suất

Đó là một bộ phận của SĐĐC, sơ

đồ này xác định đường truyền tải điện

năng từ các máy phát điện đến các

TBPP ở các cấp điện áp khác nhau, sự

liên hệ giữa các TBPP với nhau và từ

các TBPP này, đến các nơi tiêu thụ

điện Trên sơ đồ truyền tải công suất

chỉ vẽ các MFĐ, MBA, các khối MF -

MBA, các phụ tải và các dây dẫn nối

chúng với các TBPP điện Tất cả các

thiết bị còn lại như máy cắt điện, dao

cách ly, các biến áp đo lường v v

đều không được thể hiện trên sơ đồ

này Hình (3-3) là sơ đồ truyền tải

năng lượng của nhà máy có sơ đồ điện

hiểu được mối liên hệ chặt chẽ

và sự tác động qua lại giữa các

thiết bị của mạch nhất thứ với

các thiết bị đo lường, tín hiệu,

bảo vệ, điều khiển và tự động

hoá mạch nhị thứ tương ứng

Hình 3.3: Sơ đồ truyền tải công suất của nhà máy thủy điện có sơ đồ ĐĐC như hình 3.1

Hình 3.4: Sơ đồ 1 sợi toàn phần củaMBA 10/0,4KV nối vào

các thanh góp sơ cấp và thứ cấp

42

Đ3-2 Sơ đồ điện chính

Trong mục Đ3.1 ta đã có khái niệm về SĐĐC Khi thiết kế, việc chọn SĐĐC có tầm quan trọng rất lớn, có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật của toàn bộ công trình Để chọn được phương án SĐĐC tối ưu, trước hết ta cần nắm vững một số vấn đề sau:

3.2.1 Các yêu cầu đối với sơ đồ điện chính

SĐĐC cần thoả mãn các yêu cầu sau:

1) Tính bảo đảm hoặc độ tin cậy trong việc cung cấp điện

Để đảm bảo yêu cầu này, khi có sự cố xảy ra thì bộ phận bị mất điện và thời gian phải ngừng cung cấp điện là ít nhất Điều này có liên quan chặt chẽ tới chất lượng các thiết bị, kết cấu của sơ đồ, chất lượng các hệ thống bảo vệ rơle, tự động hoá và cuối cùng là đến kỹ thuật vận hành, kiểm tra, sửa chữa, Khi thiết kế để chọn được 1 phương án đáp ứng được điều này ta cần nắm đầy đủ các ưu nhược điểm của các sơ đồ

nối điện ở các thiết bị phân phối điện (sẽ được trình bày ở mục Đ3.3 ) và cần phân tích

các sự cố, các hậu quả có thể xảy ra, cần xác định điều kiện để có thể tiến hành kiểm tra, sửa chữa mà mức độ ảnh hưởng tới việc cung cấp điện là ít nhất v.v

Việc nâng cao yêu cầu bảo đảm thường gắn liền với tăng thêm nhiều chi phí, đôi khi lại rất lớn Chính vì vậy, khi xét đến yêu cầu này phải kết hợp với nhiệm vụ, tầm quan trọng của toàn bộ công trình đồng thời cả mối liên hệ với hệ thống mà tìm ra một phương án vừa bảo đảm kỹ thuật vừa hợp lý về kinh tế

2) Tính linh hoạt thuận tiện cho vận hành

Yêu cầu này thể hiện ở chỗ: Sơ đồ có khả năng thích ứng với các trạng thái vậnn hành khác nhau với các số thao tác ít nhất, tốt nhất là sử dụng đóng, cắt bằng máy cắt điện hoặc bằng các thiết bị đóng cắt khác có thể thực hiện điều khiển lý tưởng nhất là bằng các thiết

bị tự động hoá vì sẽ sử lý được các tình trạng sự cố nhanh hơn nhiều

Tính linh hoạt thuận tiện cho vận hành được đánh giá bằng số lượng, độ phức tạp và thời gian cần thiết của những thao tác đổi nối trên SĐĐC

3) Tính linh hoạt thuận tiện cho việc kiểm tra sửa chữa các thiết bị

Được đánh giá bằng khả năng tiến hành kiểm tra sửa chữa mà không ảnh hưởng đến việc cung cấp điện cho các phụ tải Có loại sơ đồ, khi sửa chữa máy cắt cần phải cắt điện của mạch nối đó trong suốt thời gian sửa chữa, nhưng cũng có những sơ đồ chỉ cần cắt điện tạm thời trong thời gian thao tác để tạo ra một mạch đặc biệt phục vụ quá trình sửa chữa (xem sơ đồ hình 3.10) Còn có những sơ đồ không cần cắt điện của bất kể mạch nối nào khi cần sửa chữa máy cắt của nó (xem mục Đ3.3)

4) Tính an toàn cho người vận hành sửa chữa

Để đáp ứng yêu cầu này, sơ đồ phải có đủ các dao cách li (kể cả có cực tiếp địa) cần thiết để cô lập được bộ phận thiết bị phải đưa ra sửa chữa mà không làm ảnh hưởng đến các

3.2.2 Kết cấu của sơ đồ điện chính

Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, ta sử dụng SĐĐC đã được nêu ở hình (3-1) Các thiết bị chủ yếu của nhà máy điện này, thể hiện trên sơ đồ gồm các bộ phận sau:

- 2 khối máy phát điện, máy biến áp;

- 4 đường dây tải điện;

- 1 máy biến áp tự dùng, có nhiệm vụ cung cấp điện cho các nhu cầu chiếu sáng, chạy các động cơ của các hệ thống kỹ thuật của nhà máy điện này;

- Hệ thóng thanh góp 10 KV và hệ thống thanh góp 0,4 KV;

- Hệ thống thanh góp và các thiết bị đóng cắt nối liền với nó có nhiệm vụ nhận điện năng từ các nguồn điện rồi phân phối tới các phụ tải (trực tiếp hay qua các trạm biến áp) Chúng được gọi là thiết bị phân phối điện (TBPP)

Riêng số thiết bị đóng cắt cùng với dây nối tương ứng với một mạch nối của máy phát

điện, máy biến áp, động cơ điện, đường dây tải điện vào hệ thống thanh góp được gọi là 1 mạch nối điện Như vậy trong một nhà máy có thể có nhiều TBPP; trong mỗi TBPP lại có thể có nhiều mạch nối điện Ví dụ: nhà máy có sơ đồ điện chính (như hình 3.1) có: 2 loại TBPP; ở TBPP 10 KV có 7 mạch nối điện còn ở TBPP 0,4 KV có: 5 mạch nối điện

SĐĐC của một nhà máy nào đó phụ thuộc không những chỉ vào số lượng, công suất

và điện áp của các thiết bị (máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp và đường dây) mà còn phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố khác ví dụ như: vai trò nhiệm vụ của nhà máy trong hệ thống điện; tính phát triển sau này của nhà máy; sơ đồ nối điện của các TBPP của nhà máy; chủng loại các máy biến áp (hai dây quấn, 3 dây quấn hay biến áp tự ngẫu) được dự kiến sử dụng Chính vì vậy, để chọn được một phương án sơ đồ chính tối ưu cần phải vạch ra một số phương án khả thi rồi dựa vào các yếu tố có ảnh hưởng

đến sơ đồ, các yêu cầu cơ bản đã nêu để tiến hành phân tích, tính toán kinh tế kỹ thuật Trên cơ sở đó sẽ rút ra được phương án tối ưu, phù hợp với khả năng cung cấp vốn đầu tư, vừa đảm bảo được các nhiệm vụ kỹ thuật của công trình

Cũng cần biết thêm là:

Khi thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện (NMTĐ), việc xác định công suất và số

tổ máy được các kỹ sư thủy năng - thuỷ điện thực hiện ngay từ lúc lập phương án khả thi Mặt khác số lượng, công suất, điện áp của các đường dây tải điện đến các loại phụ tải, kể cả

đưa vào hệ thống điện cũng dễ dàng được xác định trên cơ sở nhiệm vụ của công trình Vì vậy việc thiết kế SĐĐC của NMTĐ thường chỉ cần chọn số lượng, công suất, điện

áp và chủng loại các MBA để tạo ra sơ đồ truyền tải công suất điện năng hợp lý, đồng thời chọn sơ đồ nối điện thích hợp cho các TBPP ở các cấp điện áp của NMTĐ Đôi khi đối với các NMTĐ lớn còn phải tính đặt các cuộn dây kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn mạch Việc chọn MBA sẽ được trình bày ở mục Đ3.4 Chọn các sơ đồ nối điện cho các TBPP sẽ được trình bày sau đây ở mục Đ3.3; còn việc đặt kháng điện sẽ phụ thuộc vào kết

quả tính toán ngắn mạch và chọn máy cắt điện được trình bày trong các chương IV và V

44

Đ3.3 Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản của các thiết bị phân phối

3.3.1 Phân loại các thiết bị phân phối

TBPP có thể được phân loại theo cấp điện áp theo số lượng máy cắt điện trên mỗi mạch nối điện hoặc theo các hệ thống thanh góp

1) Theo cấp điện áp

TBPP được gọi tên theo điện áp của mình: Ví dụ: TBPP 6 KV; TBPP 10 KV; TBPP 22 KV; TBPP 35 KV v v฀

2) Theo số lượng máy cắt điện trên mỗi mạch nối điện

Theo quan điểm này, TBPP được chia thành 2 nhóm:

a) Thiết bị phân phối điện nhóm 1:

Mỗi mạch nối điện chỉ có một máy cắt

điện (MCĐ) Hình (3.5.a, b , c , d) là vẽ các

sơ đồ nối điện của TBPP thuộc nhóm này:

TBPP hình (3.5.a) có 1 hệ thống

thanh góp và 6 mạch nối điện Nhược điểm

là khi MC nào hư hỏng thì mạch nối tương

ứng phải ngừng truyền tải điện năng

thanh góp: Khi cần kiểm tra, sửa chữa hệ

thống thanh góp này có thể chuyển tất cả các

mạch nối điện sang làm việc ở hệ thống

thanh góp còn lại, nhờ thế tăng được tính bảo

đảm và linh hoạt của sơ đồ

TBPP hình (3.5.d) so với hình (3.5.c)

có thêm hệ thanh góp đường vòng và MCV

Tác dụng tương tự đã được nêu ở trên

b) Thiết bị phân phối điện nhóm 2:

Mỗi mạch nối điện của nó có 2 máy cất điện Hình (3.5e, f, h) vẽ một số dạng kết cấu

Hình 3.5: Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản của thiết bị phân phối điện

TBPP hình (3.5e) gồm có 2 hệ thống thanh góp; 2 máy cắt điện cho mỗi mạch TBPP hình (3.5f) gồm có 2 hệ thống thanh góp; 3 máy cắt điện cho 2 mạch (vì vậy còn gọi là sơ đồ 1 rưỡi)

TBPP hình (3.5h) là sơ đồ 1 hệ thống thanh góp hình đa giác Ta thấy rằng: ở sơ đồ này, số máy cắt điện cũng bằng số mạch nối điện nhưng khác hẳn với sơ đồ nhóm 1 vì ở

đây mỗi mạch nối điện, do kết cấu của sơ đồ lại liên kết trực tiếp với 2 máy cắt điện

Các sơ đồ của nhóm 2 có ưu điểm là: khi cần sửa chữa 1 MC của bất kì mạch nối điện nào thì MC còn lại, mạch nối điện vẫn làm việc bình thường mà không cần cắt điện

ở TBPP thuộc nhóm 2: số máy cắt so với số mạch nối điện có tỉ số1; 1,5; 2 nó tuỳ thuộc vào sơ đồ được chọn

3) Theo các hệ thống thanh góp

Theo cách phân loại này, TBPP được chia thành các loại sau: TBPP có 1 hệ thống thanh góp (hình 3.5.a, h); TBPP có 1 hệ thống thanh góp làm việc và 1 hệ thống thanh góp

đường vòng (hình 3.5.b); TBPP có 2 hệ thống thanh góp (hình 3.5.b, e, f); TBPP có 2 hệ thống thanh góp làm việc và một hệt thống thanh góp đường vòng (hình 3.5.d)

Ngoài ra trong thực tế còn có 1 số trường hợp có thể dùng các TBPP đơn giản hơn, có

số lượng máy cắt điện ít hơn số lượng mạch nối điện hoặc là không có thanh góp nào như

sẽ được trình bày ở mục 3.3.8

3.3.2 Sơ đồ nối điện của thiết bị phân phối thuộc nhóm 1 có 1 hệ thống thanh góp

Các sơ đồ nối điện được thể hiện

- Nếu xảy ra sự cố trên thanh góp

thì toàn bộ công trình sẽ bị mất điện

- Khi cần kiểm tra, làm sạch hệ

thống thanh góp cũng buộc phải

Cần chú ý là: khi phân đoạn thanh góp thì các nguồn hoặc đường dây làm việc song song sẽ được nối vào cả hai phân đoạn để chúng có thể hỗ trợ cho nhau khi một phân đoạn

Hình 3.6: Các sơ đồ có hệ thống than góp

a Không phân đoạn

b Phân đoạn bằng dao cách li

c Phân đoạn bằng máy cắt điện.

46

thanh góp nào đó phải

2 dao cách ly của nó Với sơ

đồ hình (3.7.) khi sửa chữa

MC của bất kỳ mạch nào, ta

đoạn làm việc độc lập) việc sửa

chữa các MC của Đ3 (hoặc Đ4) sẽ

bình thường nhưng nếu là của Đ1

hoặc Đ2 thì việc cung cấp điện sẽ

bị ảnh hưởng để khắc phục

nhược điểm này người ta sử dụng

sơ đồ hình (3.9.) hoặc tiết kiệm

MCc vừa làm nhiệm vụ phân

đoạn (khi làm việc bình thường)

vừa làm nhiệm vụ MCv (khi cần

sửa chữa một MC nào đó) (sơ đồ

này tiết kiệm được một máy cắt

chữa phân đoạn thanh góp nào,

các mạch nối với phân đoạn đó sẽ

phải ngừng làm việc Để khắc

phục nhược điểm này nhất là khi

có nhiều mạch nối điện, ta sử

Hình 3.10: Sơ đồ thiết bị phân phối thuộc nhóm 1

có 2 hệ thống thanh góp không phân đoạn

48

nối vẫn làm việc được bình thường, khi có sự cố ở thanh góp nào thì thiết bị bảo vệ sẽ tự

động cắt tất cả các mạch nối với nó, chúng sẽ tạm thời bị mất điện cho tới khi người vận hành đóng chúng trở lại vào thanh góp còn tốt

Trạng thái làm việc bình thường tốt nhất của sơ đồ này là khi hai hệ thống thanh góp cùng làm việc song song Máy cắt MCN đóng mạch và làm nhiệm vụ như máy cắt phân

đoạn, các mạch nối điện được phân bố đều cho cả hai hệ thống thanh góp Tuy không có hệ thống thanh góp đường vòng nhưng sơ đồ này cho phép sửa chữa MC của một mạng nối bất

kỳ mà chỉ phải gián đoạn làm việc trong thời gian theo tiêu chuẩn đổi MCN làm việc thay cho MC1 cần đưa ra sửa chữa

2) Sơ đồ thiết bị phân phối nhóm 1 có hai hệ thống thanh góp trong đó có 1hệ thống thanh góp được phân đoạn

Để tăng thêm tính bảo đảm

và tính linh hoạt, ở sơ đồ hình

(3-11) ta cần phân đoạn 1 hệ thống

thanh góp Tình trạng làm việc

bình thường của sơ đồ trong

trường hợp này là các mạch nối

điện được chia đều cho các phân

đoạn của thanh góp phân đoạn

(được gọi là thanh góp làm việc);

và hệ thống thanh góp kia được

gọi là hệ thống thanh góp dự trữ

Để đảm bảo tính đối xứng của sơ

đồ, ngoài máy cắt phân đoạn

MCpđ còn có MCN1 và MCN2 nối

các phân đoạn của thanh góp làm

việc với hệ thống thanh góp dự

trữ Điều đó làm cho giá thành của

TBPP này tăng lên, vì giá mua

máy cắt điện thường lớn

3.3.5 Sơ đồ nối điện của

thiết bị phân phối thuộc nhóm 1

có 2 hệ thống thanh góp và 1 hệ

thống thanh góp đường vòng

Để khắc phục nhược điểm vừa

nêu của các sơ đồ trên ta sử dụng

các sơ đồ kiểu này được diễn tả như

hình (3-12) Máy cắt vòng MCv

của hệ thống thanh góp đường

vòng có thể nối với mỗi hệ thống

thanh góp cơ bản qua một dao cách

Hình 3.11: Sơ đồ thiết bị phân phối thuộc nhóm 1 có 2

hệ thống thanh góp hệ thống thanh góp làm việc được phân đoạn bằng MCpđ (máy cắt phân đoạn)

Hình 3.12: Sơ đồ thiết bị phân phối nhóm 1 có 2 hệ thống thanh góp cơ bản và 1 hệ thống thanh góp vòng

như MCN (hoặc máy cắt phân đoạn)

và tất cả các đường dây và MBA sẽ

được phân bố tương đối đều ở cả hai hệ thống thanh góp Khi cần sửa chữa MC của mạch nối nào đó (có thể là đường dây hoặc MBA) thì MCc sẽ được chuyển sang làm nhiệm vụ của MCv để thay thế cho MC cần đưa ra sửa chữa

Việc giảm bớt được 1 MC, đặc biệt đối với TBPP điện áp cao (110 ữ 500) KV sẽ giảm vốn đầu tư khá nhiều Tuy nhiên theo kinh nghiệm vận hành của Liên Xô cũ, phương án này chỉ được sử dụng ở các TBPP (110 ữ 500) KV có số lượng đường dây nhỏ hơn hoặc bằng 6 (vì khi số lượng đường dây lớn, xác suất phải sửa chữa MC đường dây nhiều, việc dùng 1 máy cắt làm 2 nhiện vụ như trên sẽ không đáp ứng được tính bảo đảm và tính linh hoạt của sơ đồ)

3.3.6 Sơ đồ nối điện của thiết bị phân phối thuộc nhóm 2 có một hệ thống thanh góp kiểu đa giác

mạch nối điện vào hệ

thống thanh góp kiểu này

(được gọi là kiểu đa giác)

Ưu điểm cơ bản của TBPP kiểu này so với TBPP thuộc nhóm 1 có 1 hệ thống thanh góp là:

+ Tính bảo đảm khá cao, có thể sửa chữa MC bất kỳ mà không phải ngừng cung cấp điện + Sự cố ở thanh góp tương đương với sự cố ở mạch nối tương ứng và chỉ mất điện ở mạch nối đó thôi (điều này được bảo đảm nhờ hệ thống bảo vệ rơle như hình (3-14))

+ Giá thành hạ vì số lượng mạch nối bằng với số máy cắt

Sơ đồ này có nhược điểm:

+ Khi đang sửa chữa một MC nào đó lại có sự cố ở một nơi không liền kề với nó thì mạch vòng của thanh góp sẽ bị tách thành 2 phần riêng biệt, ở mỗi phần sẽ xuất hiện tình trạng không cân bằng giữa điện năng nhận được và điện năng phải truyền tải đến nơi tiêu thụ Nhược điểm này càng lớn khi số mạch nối tăng lên

+ Khi chọn thiết bị điện ở sơ đồ này, phải tính theo dòng điện làm việc cực đại đi qua

nó lúc mạch vòng thanh góp bị hở Dòng điện này lớn hơn lúc mạch vòng thanh góp khép kín khá nhiều, vì vậy thường phải

chọn các khí cụ có dòng điện định

mức lớn hơn

+ Cấu tạo TBPP kiểu này

phức tạp, bảo vệ rơle tính toán

khó hơn, chính vì những nhược

điểm ấy nên trong thực tế sơ đồ

này thường sử dụng khi số mạch

3.3.7 Sơ đồ nối điện của

thiết bị phân phối thuộc nhóm 2

có 2 hệ thống thanh góp

Các sơ đồ dạng này rất tốn

kém, thường chỉ được sử dụng ở

những nhà máy thủy điện rất lớn,

không thuộc phạm vi thiết kế của

- Tình trạng làm việc bình thường là cả hai hệ thống thanh góp cùng làm việc, tất cả các MC đều đóng

- Ưu điểm cơ bản:

+ Tính bảo đảm, tính linh hoạt rất cao không phải ngừng điện khi sửa chữa bất kỳ một

MC nào Khi có sự cố trên 1 hệ thống thanh góp thì tất cả các mạch nối vẫn tiếp tục làm việc ở hệ thống thanh góp còn lại

+ Mọi thao tác có thể dùng MC là chính nên rất thuận tiện, an toàn

- Nhược điểm là vốn đầu tư lớn, do số lượng MC và dao cách ly tăng lớn

- Phạm vi sử dụng của sơ đồ này chỉ được sử dụng ở những TBPP rất quan trọng, trong các nhà máy lớn

2) Sơ đồ nhóm 2 có 2 hệ thống thanh góp và 2 máy cắt điện cho mỗi mạch nối điện

Sơ đồ được kết cấu như hình (3-16) và hiện nay rất ít được dùng vì vốn đầu tư quá lớn Trên hình (3-16) có thể hiện cả một số rơle bảo vệ chủ yếu và các MC mà chúng sẽ tác

động khi cắt sự cố xảy ra trong phạm vi bảo vệ của chúng

3.3.8 Những sơ đồ đơn giản hoá của thiết bị phân phối

Những dạng sơ đồ đã khảo sát ở trên được sử dụng khi mạch nối tương đối lớn Trong một số trường hợp khi số lượng mạch nối ít, ta thường dùng các dạng sơ đồ đơn giản có đặc

điểm là: số lượng máy cắt điện ít hơn số mạch nối, thậm chí có khi không có cả máy cắt

điện hoặc không có cả thanh góp Các sơ đồ loại này thường được dùng ở các NMTĐ, các TBA ở các trạm bơm có công suất trung bình Sau đây ta khảo sát một số dạng thông dụng

Hình 3.16: Sơ đồ nhóm 2 có 2 hệ thống thanh góp và

2 máy cắt điện cho mỗi mạch điện

52

1) Sơ đồ cầu

Sơ đồ được kết cấu như hình (3-17) hay

được dùng ở các TBPP điện áp cao khi có 2

MBA và 2 đường dây Nó chỉ cần 3 máy cắt

cho 4 mạch nối làm việc song song với

nhau Tuỳ theo vị trí của máy cắt ta có sơ đồ

cầu trong (hình 3-17a) và sơ đồ cầu ngoài

(hình 3-17b) Ưu điểm của sơ đồ cầu trong

thể hiện rõ trong việc dùng cho các đường

dây dài hay xảy ra sự cố là khi có sự cố ở

đường dây nào, máy cắt của đường dây đó sẽ

tự động cắt, 3 bộ phận còn lại trên sơ đồ vẫn

hoạt động bình thường Trong trường hợp

ngược lại, đường dây tương đối ngắn, ít xảy

ra sự cố còn các MBA do điều kiện vận hành

lại thường xuyên phải đóng cắt và khi MBA bị sự cố thì bảo vệ sẽ tác động làm cho cả

đường dây cùng phía với nó bị mất điện Sau khi đã tách MBA hư hỏng ra (bằng Dcl tương ứng) Ta mới có thể khôi phục được việc cung cấp cung cấp điện cho dây đó Còn đối với sơ

đồ cầu ngoài, nếu một đường dây nào đó bị sự cố thì MBA cùng phía với nó cũng ngừng làm việc cho đến khi tách được đường dây đó ra khỏi lưới và khôi phục được cầu làm việc bình thường

Tương tự như vừa phân tích ở trên:

- Sơ đồ hình (3-18a) được sử dụng khi khả năng sự cố ở đường dây nhiều còn yêu cầu

đóng cắt các MC lại rất ít; còn các sơ đồ hình (3-18b); hình (3-18c) thì ngược lại

- Phân tích ưu, nhược điểm của các sơ đồ cũng như ở sơ đồ cầu

3) Một số sơ đồ không dùng máy cắt ở phía cao áp để nối với hệ thống

a) Sơ đồ khối MF - MBA - đường dây (hình 3-19)

Trong tất cả 3 trường hợp (hình 3-19) chỉ đặt MC ở phía đầu cực của MF, còn ở phía cao áp chỉ cần dao phân mạch 1 và dao ngắn mạch 2 (không kể dao cách ly) đặt ở đầu ra của MBA là đủ đảm bảo an toàn cho cả khối: khi sự cố ở MF, bảo vệ của nó sẽ tác động để cắt MC ở đầu cực MF; khi có sự cố ở MBA,

thiết bị bảo vệ MBA sẽ cắt MC phía MF

đồng thời sẽ tác động để đóng dao ngắn

mạch 2 gây ra sự cố ngắn mạch ở đầu đường

dây để bảo vệ của đường dây sẽ cắt MC phía

đầu cuối của đường dây Còn khi sự cố ở

đường dây thì bảo vệ của đường dây và

MBA cũng đều tác động để bảo vệ cả khối

b) Sơ đồ khối đường dây - MBA

Sơ đồ hình (3-20) thường được dùng ở

các trạm biến áp có 2 MBA dược cấp điện

từ 2 đường dây Trong trường hợp này,

thanh góp và MC phía cao áp của các

MBA đều có thể bỏ đi Còn phía hạ áp vẫn

có MC và có thể làm việc song song với

nhau Không cần đặt MC phía cao áp của

TBA vì đường dây và MBA đấu nối tiếp

với nhau chúng chỉ có thể cùng làm việc,

cùng nghỉ bởi vậy khi có sự cố ở đường

dây hay ở trong MBA nối với nó, chỉ cần cắt máy cắt đặt ở phía hệ thống của đường dây

và cắt MC phía hạ áp của MBA là đủ

Đ3.4 Chọn máy biến áp cho các nhà máy thủy điện và trạm biến áp cung cấp điện cho các trạm bơm trong hệ thống thủy nông

Các NMTĐ nhỏ (công suất tới hàng chục KW), thường có điện áp máy phát 400/230 V nên có thể dùng ngay điện áp này để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ ở quanh khu vực nhà máy Còn khi NMTĐ có công suất lớn hơn, ngoài điện năng cung cấp cho phụ tải gần NMTĐ, lượng điện năng thừa, thì phải dùng MBA để tạo ra điện

áp tăng cao, truyền tải đi cung cấp cho các phụ tải ở xa nhà máy hoặc để truyền tải

điện năng vào hệ thống điện

Hình 3.19: Các sơ đồ khối MF - MBA - Đd,

không đặt MC ở phía cao áp

54

Việc chọn các MBA cho các NMĐ hoặc các TBA là ta chọn loại, số lượng, công suất

định mức và các cấp điện áp của chúng, tạo ra một số phương án khác nhau về sơ đồ truyền tải năng lượng, sau đó ghép với các TBPP thích hợp, ta sẽ có được một số phương án SĐĐĐC Các phương án này, sau khi tiến hành so sánh kinh tế – kỹ thuật ta chọn được phương án tối ưu

3.4.1 Chọn các cấp điện áp của máy biến áp

1) Đối với nhà máy thủy điện

Các MBA phải có điện áp phía sơ cấp phù hợp với điện áp của đầu cực MF, còn điện

áp ở phía thứ cấp phải phù hợp với yêu cầu của các đường dây tải điện đi xa hoặc nối vào

hệ thống bằng các điện áp tăng cao

2) Đối với các trạm bơm điện

Điện áp sơ cấp của MBA phải phù hợp với điện áp của lưới điện cung cấp, điện áp thứ cấp phụ thuộc điện áp định mức của động cơ các tổ máy bơm

3.4.2 Chọn loại máy biến áp

1) Đối với nhà máy thủy điện

a) Khi NMTĐ có công suất nhỏ

Đối với loại NMTĐ này thường chỉ có 1 cấp điện áp tăng cao nên ta sử dụng MBA 3 pha, 2 dây quấn

b) Khi NMTĐ có công suất trung bình hoặc công suất lớn

Đối với loại NMTĐ này thường có 2 cấp điện áp tăng cao Nếu 2 cấp điện áp đó ≤ 110

KV thì khi công suất yêu cầu ở các cấp điện áp tăng cao chênh lệch nhiều so với tỷ lệ công suất của các cuộn dây MBA 3 dây quấn (100/100/100; 100/100/67 hoặc 100/67/100) ta có thể chỉ dùng các MBA 2 dây quấn có công suất và điện áp định mức thích hợp với yêu cầu

ở từng cấp điện áp Kết quả sẽ giảm bớt tổn thất điện năng, vì các MBA 2 dây quấn này sẽ không phải làm việc non tải Nếu công suất yêu cầu ở các cấp điện áp tăng cao chênh lệch nhau ít hơn, ta có thể dùng phương án có thêm cả MBA 3 pha 3 dây quấn để liên hệ giữa các cấp điện áp này

c) Khi NMTĐ có công suất rất lớn

Đối với loại NMTĐ này, các cấp điện áp tăng cao đều ≥ 110 KV thì ngoài việc dùng các MBA 2 dây quấn, 3 dây quấn như đã trình bày ở trên, ta cần dùng MBA tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp tăng cao, để thay cho MBA 3 dây quấn và như thế thường có sự hơn cả về kinh tế lẫn kỹ thuật

2) Đối với các trạm bơm điện

Các trạm bơm điện của ta chủ yếu là được cung cấp điện bởi các lưới điện địa phương

có điện áp (6 ữ 35) KV Điện áp của các động cơ được dùng hiện nay trên hệ thống thuỷ nông thường là (0,4 ữ 6) KV Vì thế MBA dùng cho trạm bơm chỉ cần loại 3 pha 2 dây

3.4.3 Chọn số lượng và công suất máy biến áp

1) Đối với nhà máy thủy điện có công suất nhỏ

Khi công suất tương đối nhỏ, điện năng cung cấp cho khu vực chung quanh nhà máy (phụ tải cấp điện áp máy phát) chiếm tỷ lệ đáng kể so với công suất của nhà máy, thì các tổ máy thường làm việc song song ở hệ thống thanh góp điện áp máy phát Các NMTĐ loại này thường sử dụng không quá 2 MBA 2 dây quấn để liên hệ với hệ thống hoặc để tải điện

đi xa Để chọn công suất và số lượng MBA cho các NMTĐ loại này cần phải có các đồ thị phụ tải điển hình ngày để xác định công suất trao đổi với hệ thống trong chế độ làm việc bình thường cũng như trong các chế độ sự cố Khi tài liệu không đầy đủ có thể tính đơn giản như sau:

a) Trong chế độ làm việc bình thường:

Công suất MBA liên hệ phải chuyển vào hệ thống sẽ là:

1

(3-1) Trong đó:

ΣPMF, ΣQMF: tổng công suất tác dụng và phản kháng của các máy phát nối vào thanh góp đầu cực máy phát

Pmin ,Qmin: công suất bé nhất mà các phụ tải địa phương được cung cấp điện

từ thanh góp điện áp máy phát

Ptđ, Qtđ: nhu cầu điện tự dùng được cung cấp từ thanh góp điện áp máy phát

b) Khi có sự cố:

Một MF phát lớn nhất bị cắt ra khỏi thanh góp trong lúc phụ tải ở điện áp máy phát lại lớn nhất, MBA liên hệ lúc này có thể hoặc là chuyển điện năng từ thanh góp máy phát vào hệ thống hoặc ngược lại, giá trị công suất mà MBA liên lạc phải chuyển trong trường hợp này là:

td max max MF MF 2

td max max MF

Nếu đặt 2 MBA liên lạc và khi dùng MBA của Nga:

Trong đó: hệ số 1,4 là tính đến khả năng làm việc quá tải khi có sự cố của MBA (có

hệ thống làm mát M hoặc Π ) với điều kiện hệ số điền kín của biểu đồ phụ tải trước khi có quá tải ≤ 0,7; thời gian quá tải không quá 6 giờ trong một ngày; thời gian có quá tải không quá 5 ngày liền

Thông thường phương án có 2 MBA thường tốn kém hơn về mặt kinh tế nhưng lại tốt hơn về kỹ thuật Việc chọn chính thức số lượng và công suất của MBA chỉ được xác

định sau khi đã tiến hành tính toán, phân tích kinh tế – kỹ thuật như sẽ được trình bày trong mục Đ3.8

Chú ý: Như vừa phân tích ở trên, MBA liên lạc trong trường hợp này có thể làm viẹc theo chế độ tăng áp (khi chuyển công suất của các máy phát điện vào hệ thống) nhưng cũng có thể làm việc theo chế độ giảm áp (khi cần tải ngược công suất từ hệ thống về để cung cấp cho các phụ tải ở thanh góp điện áp máy phát) Chế độ làm việc thuận nghịch đó, đòi hỏi phải sử dụng các MBA có điều áp dưới tải (có thể điều chỉnh

được điện áp trong khi vẫn đang tải điện)

2) Đối với các nhà máy thủy điện có công suất trung bình (hàng trăm MW) và lớn (hàng nghìn MW)

Các nhà máy này có đặc điểm chủ yếu là: số lượng điện năng phải cung cấp cho các phụ tải đầu cực nhà máy chiếm một tỷ lệ rất nhỏ so với phần điện năng phải tải đi xa hoặc

đưa vào hệ thống Vì thế các NMTĐ loại này thường sử dụng sơ đồ khối MF – MBA hoặc nhiều khi khối tăng cường 2MF – MBA Bởi vậy, việc xác định số lượng, chủng loại, các cấp điện áp và công suất định mức của các MBA là khá đơn giản, chúng phải bảo đảm truyền tải hết điện năng của các máy phát nối bộ với chúng bằng các điện áp tăng cao, phù hợp với điện áp của hệ thống và các phụ tải ở xa

Chú ý:

Các NMTĐ loại này thường không có các thanh góp điện áp MF Các phụ tải ở cấp

điện áp MF và các phụ tải tự dùng của nhà máy thường được lấy rẽ nhánh ngay tại đầu cực của các MF trong các khối Khả năng sử dụng MBA 2 dây quấn, 3 dây quấn hoặc MBA tự ngẫu đã được phân tích ở mục 3.4.2 ở trên

3) Đối với các trạm bơm điện

Khi xác định số lượng và công suất các MBA ở trạm biến áp cung cấp điện cho trạm bơm cần lưu ý:

a) Các trạm bơm nhỏ:

Dùng máy bơm có lưu lượng bơm 1000 m3/h với số lượng tổ máy nhỏ hơn 6 (sử dụng

động cơ hạ áp) ta thường chọn MBA 3 pha 2 dây quấn phù hợp với trạm biến áp kiểu cột Công suất định mức của MBA này cần bảo đảm:

SđmB ≥ ΣSTB (3-5)

Trong đó: SđmB: công suất định mức của MBA (KVA);

ΣSTB : tổng công suất yêu cầu của cả trạm bơm

b) Các trạm bơm lớn:

Ta thường chọn TBA kiểu ngoài trời với số lượng MBA ≥ 2 và với công suất thích hợp

để trong tình trạng làm việc bình thường mỗi MBA phải đảm bảo cung cấp điện cho số

động cơ đã được phân bố theo thiết kế để chúng làm việc liên tục

Công suất định mức của MBA được chọn theo biểu thức:

ηK: hiệu suất của động cơ thứ K;

cosϕK: hệ số công suất của động cơ thứ K;

n: số động cơ mà MBA đó phải cung cấp điện

Đ3.5 Giới thiệu một số sơ đồ điện chính của nhà máy thủy điện

3.5.1 Đặc điểm của nhà máy thủy điện

Các đặc điểm của NMTĐ đã được đề cập sơ lược ở chương I Để có khái niệm đầy đủ hơn, dưới đây sẽ trình bày sâu thêm các vấn đề đó:

- Các NMTĐ thường được xây dựng ở miền núi, nơi nhiều điều kiện tạo ra hồ chứa nước lớn và có độ chênh lệch mực nước cao Do vậy, NMTĐ xa khu công nghiệp

và khu dân cư đông đúc Nên trừ các NMTĐ nhỏ (có công suất từ 100 ữ 200 KW) điện năng phát ra chủ yếu để cung cấp điện thắp sáng, sinh hoạt cho dân hoặc cho một số trạm máy nông nghiệp, thuỷ lợi ở ngay khu vực NMTĐ bằng điện áp 400/230 V Còn các NMTĐ có công suất lớn hơn, đều phải tải phần lớn điện năng đi xa đưa vào hệ thống bằng 1 hoặc 2 cấp điện áp tăng cao (ngày nay, điện áp tăng cao của hệ thống

điện nước ta đã đạt tới 500 KV)

Phần phụ tải ở cấp điện áp máy phát của nhà máy chỉ chiếm tỷ lệ rất nhỏ Bởi vậy, các NMTĐ loại này thường sử dụng sơ đồ khối MF – MBA để đưa điện tới các TBPP với điện áp thích hợp cho truyền tải và phân phối điện năng Còn phần phụ tải

địa phương thường lấy rẽ nhánh ở ngay đầu cực các MF của nhà máy

- Điện tự dùng ở các NMTĐ cũng chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ khoảng(0,2 ữ 2)% tổng

điện năng do NMTĐ phát ra (trong khi đó nhà máy nhiệt điện tỷ lệ này khá cao khoảng

58

(5 ữ 10)%) Các NMTĐ làm việc theo sơ đồ khối, thường cung cấp điện tự dùng bằng cách lấy rẽ nhánh qua một MC điện ở ngay đầu cực máy phát, nên sơ đồ điện tự dùng ở NMTĐ khá đơn giản so với sơ đồ điện tự dùng của NMNĐ

- Các NMTĐ trong hệ thống thường kết hợp với mục tiêu lợi dụng tổng hợp nguồn nước như tưới tiêu, phòng lũ, giao thông, nuôi trồng thuỷ sản, tạo khu du lịch฀ và được xây dựng hoàn chỉnh ngay từ đầu, không chia thành các giai đoạn để tiếp tục phát triển trong tương lai Vì thế, khi chọn sơ đồ nối điện của NMTĐ không cần tính đến yêu cầu phát triển

mở rộng nó trong tương lai

- Các tổ máy thuỷ điện khởi động khá nhanh, nên khi làm việc trong hệ thống, thường

đảm nhận phần đỉnh của biểu đồ phụ tải Bởi vậy, trên mỗi mạch của MF thường có đặt máy cắt để tiện cho việc đóng cắt từng tổ máy trong các chế độ vận hành của nó

- Đường vận chuyển thiết bị tới NMTĐ thường khó khăn, phức tạp như khi nhà máy sử dụng các MBA lớn, lúc này ta có thể dùng một tổ 3 MBA 1 pha để thay thế cho MBA 3 pha sẽ dễ vận chuyển hơn và giảm được phức tạp khi thi công lắp đặt MBA cho NMTĐ

Trên cơ sở các đặc điểm vừa nêu, ta sẽ tiến hành phân tích một số SĐĐC của các NMTĐ, để có thể chọn được SĐĐC tương ứng với NMTĐ có công suất nhỏ, trung bình và tương đối lớn, chính nó là đối tượng mà một kỹ sư thuỷ lợi, thuỷ điện cần thực hiện Tuy nhiên, với những kiến thức được trang bị, ta cũng có thể phân tích được những SĐĐC phức tạp hơn ở NMTĐ công suất lớn, do các kỹ sư điện phát dẫn thiết kế

3.5.2 Một số sơ đồ điện chính của nhà máy thủy điện

Dưới đây, sẽ giới thiệu một số dạng SĐĐC thường gặp ở các NMTĐ có công suất nhỏ, trung bình và lớn, để dễ dàng tìm hiểu và nghiên cứu, các SĐĐC sẽ được giới thiệu một cách đơn giản hoá như: trên sơ đồ có vị trí các MC, Dcl, thanh góp, MF, MBA, động cơ và được ghi đầy đủ các đặc tính kỹ thuật của chúng

Ngoài ra, ở một số sơ đồ phức tạp không biểu thị các Dcl phục vụ cho việc tách

MC để kiểm tra, sửa chữa mà chỉ vẽ các Dcl cần thiết cho việc thao tác đổi nối dưới tải hoặc có công dụng đặc biệt Sơ đồ cũng không biểu thị các loại MBA đo lường và không phân biệt các loại dây nối điện (do những chi tiết này không ảnh hưởng đến việc so sánh kinh tế – kỹ thuật giữa các phương án)

1) Nhà máy thuỷ điện nhỏ

Các NMTĐ loại này có đặc điểm chung là được xây dựng ở những vùng địa thế núi đồi

xa xôi, hẻo lánh và thường làm việc độc lập không nối vào hệ thống điện nào cả, ta có một

số trường hợp thông dụng sau:

a) SĐĐC của NMTĐ có công suất từ 100 KW ữ 200 KW, có 2 tổ máy, điện áp ở đầu

cực MF là: 400 / 230 V

Loại NMTĐ này, điện năng sản xuất ra chủ yếu được cung cấp cho sinh hoạt, sản xuất nhỏ ở ngay gần nhà máy

SĐĐ của nhà máy này có dạng

đơn giản nhất như hình (3-20) Để

tăng tính bảo đảm, ta có thể phân

đoạn các thanh góp MF theo số tổ

máy bằng cầu dao hoặc bằng

Điện năng của nhà máy sản xuất

ra cung cấp vừa cho phụ tải ở đầu

cực MF vừa phải tải đến các khu lân

Aptômát, 1 cầu dao

Hình 3.20: Sơ đồ đấu điện chính của NMTĐ, điện áp 400/230V có 2 tổ máy và phân phối điện năng qua thanh góp điện áp máy phát (trường hợp thanh góp không phân đoạn) Nhà máy làm việc độc lập

Hình 3.21a: Sơ đồ đấu điện chính của NMTĐ U F = 400/230V

có 2 tổ máy, thanh góp không phân đoạn

60

hoặc là 1 Aptômát và 2 cầu dao

c) SĐĐC của NMTĐ có 2 MF và công suất ≥ 1000 KW, điện áp U MF = (3 ữ 6) KV

Điện năng phát ra chủ yếu được tải đi xa để cung cấp cho các xí nghiệp cách nhà máy khoảng (10 ữ 15) km, nhà máy không được nối với hệ thống; với công suất và khoảng cách tải điện như vậy, điện áp tăng cao hợp lý nhất cho NMTĐ này là 10 KV Bởi vậy có thể dùng sơ đồ khối MF - MBA như hình (3-22)

Phụ tải ở quanh

việc theo sơ đồ khối

với MBA, nghĩa là cả

Hình 3.21b: Sơ đồ đấu điện chính của NMTĐ U F = 400/230V có 2

tổ máy, thanh góp phân đoạn bằng Apđ

Hình 3.22: NMTĐ có 1 cấp điện áp tăng cao và không nối

vào hệ thống