giao trinh cung cap dien

TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ LỜI NĨI ĐẦU - Đất nước Việt Nam cơng cơng nghiệp hóa - đại hóa, kinh tế đà phát triển, việc cung cấp điện cho khu công nghiệp, khu chế xuất, khu nhà cao tầng ngày nhiều Vì việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính tốn sử dụng cung cấp điện cần thiết cho sinh viên ngành điện - Với vai trò quan trọng xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào tạo, chương trình mơn học Trường Trung Cấp Kỹ Thuật & Nghiệp Vụ Cái Bè Tôi biên soạn giáo trình Cung Cấp Điện - Giáo trình biên soạn theo đề cương môn học Cung Cấp Điện với kiến thức cung cấp điện như: xác định phụ tải, chọn phương án cung cấp, chọn thiết bị, biện pháp bảo vệ cho lưới… cho sinh viên ngành điện.Bài giảng gồm mười chương trình bày vấn đề: + Khái quát cung cấp điện trình bày Chương + Chương trình bày lưới điện tính tốn phụ tải điện + Tính tốn lưới điện trình bày chương + Trạm điện trình bày chương + Chương đề cập đến việc lựa chọn thiết bị lưới cung cấp điện + Nâng cao hệ số cơng suất trình bày chương + Chương trình bày kỹ thuật chiếu sáng + Chương bảo vệ hệ thống điện - Giáo trình Cung Cấp Điện biên soạn phục vụ công tác giảng dạy cho giáo viên tài liệu học tập cho học sinh trường - Trong thời gian biên soạn giáo trình có nhiều cố gắng, chun mơn thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót, khuyết điểm Rất mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp để giáo trình đạt chất lượng cao - Mọi ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Kỹ Thuật Nghiệp Vụ - Trường Trung Cấp Kỹ Thuật & Nghiệp Vụ Cái Bè, Khu IV – Thị Trấn Cái Bè, Huyện Cái Bè, Tỉnh Tiền Giang Giáo Viên Biên Soạn : NGUYỄN ĐỖ CÔNG HIẾN GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện năng: Điện ngày phổ biến dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác như: cơ, hóa, nhiệt năng… ; sản xuất trung tâm điện truyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao Trong trình sản xuất tiêu thụ điện có số đặc tính: + Điện sản xuất thường khơng tích trữ được, phải có cân sản xuất tiêu thụ điện + Các trình điện xảy nhanh nguy hiểm có cố xảy ra, thiết bị điện có tính tự động địi hỏi độ an tồn tin cậy cao Hình 1.1 Hệ thống điện Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện: Muc tiêu thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện với chất lượng phạm vi cho phép Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) xem hợp lý thỏa mãn nhu cầu sau: + Vốn đầu tư nhỏ, ý tiết kiệm ngoại tệ vật tư + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ + Chi phí vận hành hàng năm thấp + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị + Thuận tiện cho vận hành sửa chữa… + Đảm bảo chất lượng điện + Ngồi ra, cịn phải ý đến điều kiện khác như: môi trường, phát triển phụ tải, thời gian xây dựng… Một số bước để thực phương án thiết kế cung cấp điện: + Xác định phụ tải tính tốn để đánh giá nhu cầu chọn phương thức cung cấp điện + Xác định phương án nguồn điện + Xác định cấu trúc mạng + Chọn thiết bị GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ + Tính tốn chống sét, nối đất chống sét nối đất an tồn cho người thiệt bị + Tính toán tiêu kinh tế kỹ thuật + Tiếp theo thiết kế kỹ thuật bước thiết kế thi công vẽ lắp đặt, nguyên vật liệu cần thiết… Cuối công tác kiểm tra điều chỉnh thử nghiệm trang thiết bị, đưa vào vận hành bàn giao 1.2 Lưới điện lưới cung cấp điện: 1.2.1 Khái niệm: Hệ thống điện gồm khâu: sản xuất, truyền tải tiêu thụ điện Nguồn điện nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…) trạm phát điện (diesel, mặt trời, gió…) Tiêu thụ điện bao gồm tất đối tượng sử dụng điện lĩnh vực kinh tế đời sống: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt… Để truyền tải điện từ nguồn phát đến hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới điện Lưới điện bao gồm đường dây tải điện trạm biến áp Lưới điện nước ta có nhiều cấp điện áp: 0,4KV, 6KV, 10KV, 22KV, 35KV, 110KV, 220KV 500KV Một số chuyên gia cho tương lai lưới điện Việt nam nên tồn năm cấp điện áp: 0,4KV, 22KV, 110KV, 220KV 500KV 1.2.2 Phân loại: Có nhiều cách phân loại lưới điện: Căn vào trị số điện áp, chia lưới điện siêu cao áp (500KV), lưới điện cao áp (220KV, 110KV), lưới trung áp (35KV, 22KV, 10KV, 6KV) lưới điện hạ áp (0,4KV) Căn vào nhiệm vụ, chia lưới cung cấp (500KV, 220KV, 110KV), lưới phân phối (35KV, 22KV, 10KV, 6KV, 0,4KV) Ngồi cịn nhiều cách chia khác, Ví dụ vào phạm vi cấp điện, chia lưới khu vực, lưới địa phương: vào số pha, chia lưới pha, hai pha, ba pha; vào đối tượng cấp điện chia lưới công nghiệp, lưới nông nghiệp, lưới đô thị… 1.3 Những yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện: Bất kỳ phương án (hoặc dự án) cung cấp điện phải thoả mãn yêu cầu sau: 1.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện: Hộ loại 1: hộ quan trọng không để điện, xảy điện gây hậu nghiêm trọng - Làm an ninh trị, trật tự xã hội Đó sân bay, cảng hàng hải, khu quân sự, khu ngoại giao đoàn, đại sứ quán, nhà ga, bến xe, trục giao thơng thành phố… - Làm thiệt hại lớn kinh tế quốc dân Đó khu cơng nghiệp, khu chế xuất, dầu khí, luyện kim, nhà máy khí lớn, trạm bơm nơng nghiệp lớn… Những hộ đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân - Làm nguy hại đến tính mạng người GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ Hộ loại 2: bao gồm xí nghiệp chế tạo hàng tiêu dùng (như xe đạp, vòng bi, bánh kẹo, đồ nhựa …) thương mại, dịch vụ (khách sạn, siêu thị, trung tâm thương mại lớn…) Với hộ điện bị thua thiệt kinh tế dãn công, gây thứ phẩm, chế phẩm phá vỡ hợp đồng cung cấp nguyên liệu sản phẩm cho khách hàng, làm giảm sút doanh số lãi xuất… Hộ loại 3: hộ không quan trọng cho phép điện tạm thời cần thiết Đó hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị nông thôn 1.3.2 Chất lượng điện: Chất lượng điện thể hai tiêu: tần số (f) điện áp (U) Một phương án cấp điện có chất lượng tốt phương án đảm bảo trị số tần số điện áp nằm giới hạn cho phép Cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh tần số chung cho hệ thống điện Việc đảm bảo cho điện áp điểm nút lưới trung áp hạ áp nằm phạm vi cho phép nhiệm vụ kỹ sư thiết kế vận hành lưới cung cấp điện Để đảm bảo cho thiết bị dùng điện (động cơ, đèn, quạt, tủ lạnh, ti vi…) làm việc bình thường yêu cầu điện áp đặt vào cực thiết bị dùng điện không chênh lệch 5% so với trị số điện áp định mức Tần số f giữ 50 ± 0,5Hz Độ chênh lệch điện áp so với trị số định mức gọi độ chênh lệch điện áp, ký hiệu δU Điện áp yêu cầu độ lệch |δU|= U – U đm≤5%Uđm Lưu ý độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp (hiệu số điện áp đầu cuối nguồn cấp điện áp) Hình 1.2 Độ lệch tổn thất điện áp 1.3.3 Tính kinh tế: Tính kinh tế phương án cung cấp điện thể qua hai tiêu: vốn đầu tư chi phí vận hành + Vốn đầu tư cơng trình điện bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận chuyển, thí nghiệm, thử nghiệm, mua đất đai, đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, lắp đặt nghiệm thu + Phí tổn vận hành: bao gồm khoản tiền phí q trình vận hành cơng trình điện: lương cho cán quản lý, kỹ thuật, vận hành, chi phí bảo dưỡng sửa chữa, chi phí cho thí nghiệm thử nghiệm, tổn thất điện cơng trình điện GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ Thơng thường hai loại chi phí mâu thuẫn Phương án cấp điện tối ưu phương án dung hịa hai chi phí trên, phương án có chi phí tính tốn hàng năm nhỏ Z = ( avh + atc ) K + c.∆A → Trong đó: - avh : hệ số vận hành, với đường dây không lấy 0,04; cáp trạm biến áp lấy 0,1 atc : hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn atc = 1T , với lưới cung cấp điện tc Ttc = năm - - K: vốn đầu tư - ∆A : tổn thất điện năm c: giá tiền tổn thất điện (đ/kWh) 1.3.4 Tính an tồn: An tồn vấn đề quan trọng, chí phải đặt lên hàng đầu thiết kế, lắp đặt, vận hành cơng trình điện An toàn cho cán vận hành, an toàn cho thiết bị, cơng trình điện, an tồn cho người dân cơng trình dân dụng lân cận Người thiết kế vận hành cơng trình điện phải nghiêm chỉnh tn thủ triệt để quy định, nội quy an toàn, ví dụ khoản cách an tồn cơng trình điện cơng trình dân dụng, khoảng cách an tồn từ dây dẫn tới mặt đất… 1.4 Một số ký hiệu thông dụng: Thiết bị Ký hiệu Thiết bị Ký hiệu Máy phát điện Động điện nhà máy điện Máy biến áp cuộn Khởi động từ dây Máy biến áp cuộn dây Máy biến áp điều chỉnh tải Máy cắt điện Cầu chì Cầu dao cách ly Aptơmát Máy cắt phụ tải Cầu chì tự rơi GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ Tủ điều khiển Tụ điện bù Tủ chiếu sáng làm việc Tủ phân phối động lực Tủ chiếu sáng cục Tủ phân phối Đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang Ổ cắm điện Công tắc điện Kháng điện Máy biến dòng điện Dây cáp điện Đường dây điện áp U ≤36V Dây dẫn điện Dây dẫn tần số ≠ 50Hz Dây dẫn mạng dây Đường dây mạng động lực chiều Chống sét ống Chống sét van Thanh dẫn (thanh cái) Dây dẫn mạng hai dây CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG I: Câu 1: Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện ? Câu : Khái niệm phân loại lưới điện ? Câu : Những yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện ? Câu : Một số ký hiệu thông dụng ? CHƯƠNG II : CÁC LOẠI LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Các loại cáp dây dẫn: Để tải điện người ta dùng dây dẫn cáp So với dây dẫn tải điện cáp đắt tiền mỹ quan hơn, cáp trung hạ áp thích hợp cho GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ lưới điện đô thị xí nghiệp Tải điện dây dẫn rẽ tiền, dễ sửa chữa thay thường dùng lưới trung áp khu vực nông thôn 2.1.1 Các loại dây dẫn: Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện dây trần Dây bọc cách điện: thường dùng lưới hạ áp Dây bọc có nhiều loại: sợi, nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đôi… Vật liệu thông dụng đồng nhôm Ký hiệu: M(n, F), đó: M dây đồng; n số dây; F tiết diện dây Dây trần: dùng cho cấp điện áp Có loại như: nhơm, thép, đồng nhơm lõi thép Trong dây nhơm nhôm lõi thép dùng phổ biến cho đường dây khơng, phần nhơm làm nhiệm vụ dẫn điện phần thép tăng độ bền học Ký hiệu: Loại dây(A, AC) - F, đó: A dây nhôm; AC dây nhôm lõi thép; F tiết diện Ký hiệu cho mạng điện: loại dây (n.F +1.F o) với n số dây pha Fo tiết điện dây trung tính Hình 2.1 Cáp dây trần 2.1.2 Các loại Cáp: a) Cấu tạo Cáp: Cáp lực gồm phần tử sau: lõi, cách điện lớp vỏ bảo vệ Lõi (ruột dẫn điện): Vật liệu dùng làm ruột dẫn điện cáp đồng hay nhơm kỹ thuật điện Ruột cáp có hình dạng trịn, quạt, hình mảnh Ruột gồm hay nhiều sợi Lớp cách điện: Lớp vật liệu cách điện cách ly ruột dẫn điện với cách ly với lớp bảo vệ Hiện cách điện cáp thường dùng nhựa tổng hợp, loại cao su, giấy cách điện, loại dầu khí cách điện Lớp vỏ bảo vệ: Lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ cách điện cáp tránh ẩm ướt, tránh tác động hóa chất dầu tẩm thoát hư hỏng học tránh ăn mòn, han gỉ đặt đất GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ Lớp vỏ bảo vệ dây dẫn đai hay lưới thép, nhơm hay chì Ngồi lớp vỏ cao su nhựa tổng hợp b) Phân loại Cáp: Cáp phân loại theo nhiều cách: + Theo số lõi: một, hai, ba hay bốn lõi Thông thường cáp cao áp có lõi + Theo vật liệu cách điện: giấy cách điện (có tẩm hay khơng tẩm), cách điện cao su hay nhựa tổng hợp cách điện tổ hợp + Theo mục đích sử dụng: hạ, trung cao áp, ngồi cịn có cáp radio cáp thông tin Theo lĩnh vực sử dụng: cáp dùng cho hàng hải, hàng không, dầu mỏ, hầm mỏ, hay nước 2.2 Cấu trúc đường dây tải điện: Đường dây tải điện không ký hiệu ĐDK Đường dây tải điện không bao gồm phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, móng, cịn có dây chống sét, dây néo chống rung Hình 2.2 Cấu trúc đường dây tải điện 2.2.1 Một số định nghĩa liên quan: a) Đường dây truyền tải điện khơng: Cơng trình xây dựng mang tính chất kỹ thuật dùng để truyền tải điện theo dây dẫn, lắp đặt trời Dây dẫn kẹp chặt nhờ sứ, xà cột chi tiết kết cấu xây dựng Đường dây hạ áp cần có thêm dây trung tính để lấy điện áp pha điện áp dây Nếu phụ tải pha đối xứng lấy dây trung tính ½ dây pha cịn phụ tải pha khơng cân tiết diện dây trung tính lấy tiết diện dây pha GV : NGUYỄN ĐỖ CÔNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ b) Khoảng cách tiêu chuẩn: gồm khoảng cách ngắn dây dẫn căng đất, dây dẫn căng cơng trình xây dựng, dây dẫn cột, dây dẫn với c) Độ võng dây: khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ đường thẳng nối điểm treo dây cột tới điểm thấp dây dẫn tác dụng khối lượng dây d) Lực căng dây: lực căng kéo dây kẹp chặt cố định dây dẫn cột e) Chế độ làm việc bình thường: chế độ làm việc mà dây dẫn không bị đứt f) Chế độ cố: chế độ mà dây dẫn bị đứt dù dây g) Khoảng vượt trung gian đường dây: khoảng cách theo mặt phẳng ngang cột h) Khoảng néo chặt: khoảng cách theo mặt phẳng nằm ngang cột chịu lực gần Các cột chịu lực bao gồm cột đầu tuyến, cột cuối tuyến cột góc dây dẫn chuyển hướng 2.2.2 Cấu trúc đường dây không: a) Cột: lưới cung cấp điện trung áp dùng loại cột: cột vuông cột ly tâm, ký hiệu H LT + Cột vuông (cột chữ H): thường chế tạo cỡ 7,5 8,5m Cột H7,5 dùng cho lưới hạ áp H8,5 dùng cho lưới hạ áp lưới 10kV + Cột li tâm (cột tròn): cột đúc dài 10 12m, đế cột dài 6, 10m Cột đế nối với nhờ măng xơng hay mặt bích, từ có cột 10, 12, 16, 20, 22m Các cột phân loại thành A, B, C, D theo khả chịu lực (được tra bảng) Bảng thông số kỹ thuật loại cột li tâm: Loại cột Lực kéo ngang đầu Chiều cao cột m Đường kính cột N ( kg ) ngồi dáng cột (mm) LT 10A 3200 ( 320 ) 10 323 LT 10B 4200 ( 420 ) LT 10C 5200 ( 520 ) LT 12A 5400 ( 540 ) 12 350 LT 12B 7200 ( 720 ) LT 12C 9000 (900 ) LT 16B 9200 ( 920 ) 16 403 LT 16C 11000 (1100 ) LT 18B 9200 ( 920 ) 18 430 LT 18C 12000 ( 1200 ) LT 20B 9200 ( 920 ) 20 456 LT 20C 10000 ( 1000 ) LT 20D 13000 ( 1300 ) b) Xà: GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG TCKT&NV CÁI BÈ KHOA KỸ THUẬT NGHIỆP VỤ Dùng để đỡ dây dẫn cố định khoảng cách dây, làm sắt bê tơng kích thước tùy vào cấp điện áp Trên xà có khoan sẵn lổ để bắt sứ, khoảng cách hai lỗ khoan (cũng khoảng cách hai dây) từ 0,3÷0,4m đường dây hạ áp, từ 0,8÷1,2m với đường dây 10kV, từ 1,5÷2m với đường dây 35kV c) Sứ: sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ cho phận mang điện vừa làm vật cách điện phận với đất Vì sứ phải đủ độ bền, chịu dòng ngắn mạch đồng thời phải chịu điện áp mạng kể lúc điện áp Sứ cách điện thường thiết kế sản xuất cho cấp điện áp định chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo cái, dây dẫn phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường nhà + Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, đường dây vượt sông hay đường giao thơng dùng sứ treo + Sứ treo: phân thành sứ sứ đĩa Sứ chế tạo có chiều dài chịu điện áp xác định trước Chuỗi sứ kết lại từ đĩa số lượng ghép với tùy thuộc điện áp đường dây Ưu điểm việc dùng chuỗi sứ cho đường dây cao điện áp làm việc tăng cách thêm đĩa sứ với chi phí nhỏ Hình 2.3 Một số dạng sứ Khi cần tăng cường lực người ta dùng chuỗi sứ ghép song song, tăng cường cách điện người ta tăng thêm số đĩa Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng thực cách quấn dây ghíp kẹp dây chuyên dụng Việc kẹp dây vào sứ treo thực khóa kẹp dây chuyên dụng Sứ đứng Hồng liên sơn có ký hiệu VHD-35 Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo Chuỗi sứ treo gồm đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác Điện áp (kV) 3-10 35 110 220 GV : NGUYỄN ĐỖ CÔNG HIẾN Số đĩa sứ 01 03 07 13 10 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN ... lớn, điện cung cấp cho xí nghiệp lấy từ trạm biến áp trung gian đường dây trung áp Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp phân thành phần: bên bên + Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: phần cung cấp điện... đô thị… 1.3 Những yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện: Bất kỳ phương án (hoặc dự án) cung cấp điện phải thoả mãn yêu cầu sau: 1.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện: Hộ loại 1: hộ quan trọng không... phối ảnh hưởng đến giao thông trạm biến áp thường cung cấp điện cho bên đường đặt góc hay đoạn đường Hình 2.5 Trạm biến áp đặt góc phố GV : NGUYỄN ĐỖ CƠNG HIẾN 11 GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRƯỜNG