Bài giảng Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát chung về nhà máy điện và trạm biến áp; Sơ đồ nối điện của nhà máy điện và trạm biến áp;...Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH XÃ HỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC S PHM K THUT NAM NH tập giảng NH MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Mã: TB2013-03-08 Nhóm biên soạn: Lưu Quốc Cường Nghiêm Thị Hưng NAM ĐỊNH - NĂM 2013 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với tăng trƣởng kinh tế quốc dân, hệ thống điện Việt nam không ngừng phát triển, trƣớc bƣớc nhằm phục vụ đắc lực cho nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc Nhà máy điện trạm biến áp khâu chủ yếu hệ thống điện Nếu nhà máy điện làm nhiệm vụ sản xuất điện trạm biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điện áp phục vụ cho việc truyền tải phân phối lƣợng điện Trong năm gần nhiều nhà máy trạm biến áp lớn xây dựng, tƣơng lai xuất nhiều cơng trình lớn với thiết bị hệ đòi hỏi đầu tƣ lớn Việc giải đắn vấn đề kinh tế kỹ thuật quy hoạch thiết kế xây dựng vận hành nhà máy điện trạm biến áp mang lại hiệu đáng kể kinh tế quốc dân nói chung nghành điện nói riêng Muốn tìm lời giải tối ƣu cho vấn đề nêu cần có hiểu biết sâu rộng vấn đề có liên quan đến khâu hệ thống điện Để phần đáp ứng đƣợc yêu cầu học tập, nghiên cứu, tính tốn thiết kế, xây dựng vận hành phần điện nhà máy điện trạm biến áp nhóm tác giả biên soạn Tập giảng môn học “Nhà máy điện trạm biến áp” đƣợc biên soạn dựa kinh nghiệm giảng dạy môn nhiều năm kết hợp với nguồn tài liệu có đƣợc Để thống nội dung giảng dạy, có tài liệu nghiên cứu cho sinh viên chuyên nghành Công nghệ Kỹ thuật điện biên soạn Tập giảng Môn học đƣợc chia thành chƣơng: Chƣơng 1: Khái quát chung nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 2: Sơ đồ nối điện nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 3: Nguồn thao tác nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 4: Mạch thứ cấp nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 5: Thiết bị phân phối điện Trong q trình biên soạn, nhóm tác giả cố gắng tham khảo nhiều nguồn tài liệu, cập nhật kịp thời tiến khoa học kỹ thuật phạm vi nhà máy điện trạm biến áp Tuy nhiên với hạn chế thông tin nên Tập giảng khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp bạn đọc để Tập giảng ngày hoàn thiện Nội dung đóng góp xin gửi mơn Kỹ thuật điều khiển -Khoa Điện điện tử trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Nam định Nhóm tác giả i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i Chƣơng 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 NHÀ MÁY ĐIỆN 1.1.1 Khái quát chung 1.1.2 Nhà máy nhiệt điện 1.1.2.1 Nhà máy nhiệt điện ngưng 1.1.2.2 Nhà máy nhiệt điện rút 1.1.3 Nhà máy thủy điện 11 1.1.3.1 Nhà máy điện kiểu đập 13 1.1.3.2 Nhà máy thủy điện kênh dẫn 14 1.1.3.3 Nhà máy thủy điện tích 15 1.1.4 Nhà máy điện nguyên tử 17 1.1.5 Các loại nhà máy điện khác 19 1.1.5.1 Nhà máy địa nhiệt 19 1.1.5.2 Nhà máy điện mặt trời 20 1.5.2 Nhà máy điện dùng sức gió (phong điện – PĐ) 21 1.2 Trạm biến áp 21 1.2.1 Khái quát chung trạm biến áp 21 1.2.2 Vị trí số lƣợng trạm biến áp 24 1.2.3 Vận hành trạm biến áp 36 CÂU HỎI ÔN TẬP 42 Chƣơng SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 43 2.1 Khái niệm chung 43 2.1.1 Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện trạm biến áp 43 2.1.2 Chọn sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy điện trạm biến áp 45 2.2 Sơ đồ góp 45 2.2.1 Sơ đồ nối mạch với góp qua máy cắt 47 2.2.1.1 Sơ đồ góp 47 2.2.1.2 Sơ đồ góp có phân đoạn : 49 2.2.1.3 Sơ đồ hai góp 59 2.2.2 Sơ đồ nối mạch với góp qua nhiều máy cắt 69 2.2.3 Sơ đồ nối mạch vịng kín 70 2.2.4 Sơ đồ cầu 73 2.3 Sơ đồ nối điện số nhà máy điện 78 2.3.1 Sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện ngƣng 78 2.3.2 Sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện rút 84 2.3.2.1 Cách đặt kháng điện góp 86 ii 2.3.2.2 Cách đặt kháng điện đường dây 91 2.3 Sơ đồ nối điện nhà máy điện nguyên tử 92 2.3.4 Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện 93 2.4 Sơ đồ nối điện trạm biến áp 100 2.4.1 Khái quát chung 100 2.4.2 Sơ đồ phía cao áp trạm biến áp 102 2.4.3 Sơ đồ phía hạ áp trạm biến áp 106 2.5 Điện tự dùng nhà máy điện trạm biến áp 106 2.5.1 Khái quát chung 106 2.5.2 Sơ đồ tự dùng nhà máy điện 111 2.5.3 Sơ đồ tự dùng trạm biến áp 123 2.5.4 Chọn máy biến áp kháng điện tự dùng 124 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 132 Chƣơng 3: NGUỒN THAO TÁC TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 134 3.1 Khái niệm chung 134 3.2 Nguồn thao tác chiều 134 3.2.1 Đặc tính điện acqui 136 3.2.2 Các sơ đồ làm việc acqui 138 3.2.3 Chọn acqui 143 3.2.4 Chọn máy nạp acqui 145 3.3 Nguồn thao tác xoay chiều 146 3.4 Sơ đồ phân phối dòng thao tác chiều, xoay chiều 146 3.4.1 Sơ đồ phân phối dòng thao tác chiều 146 3.4.2 Sơ đồ phân phối điện áp xoay chiều 149 3.5 Lắp đặt acqui 153 3.5.1 Cách lắp đặt acqui 153 3.5.2 Buồng đặt acqui 154 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 155 Chƣơng 4: MẠCH THỨ CẤP TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 156 4.1 Khái niệm chung 156 4.2 Các phần tử mạch thứ cấp 159 4.3 Khóa điều khiển 160 4.4 Các yêu cầu sơ đồ điều khiển 162 4.5 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt 168 4.6 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt 176 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 183 Chƣơng THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 184 5.1 Khái niệm chung 184 5.1.2 Khoảng cách nhỏ thiết bị phân phối điện 186 iii 5.1.2 Khoảng cách rào bảo vệ 188 5.2 Lối trạm có điện áp định mức lớn 1kV 190 5.3 Lối trạm biến áp định mức dƣới 1kV 191 5.4 Các yêu cầu xây dựng 192 5.4.1 Thiết bị phân phối điện nhà 193 5.4.2 Thiết bị phân phối điện trời 195 5.5 Một số cấu trúc mẫu TBPP trời 199 5.5.1 Sơ đồ đặt thấp 201 5.5.2 Các sơ đồ dạng đặc biệt 203 5.5.3 Sơ đồ đƣờng chéo 203 5.5.4 Sơ đồ 1,5 máy cắt 206 5.5.5 Thiết bị phân phối điện kiểu hỗn hợp 206 5.6 Lắp đặt nối MBA với TBPP 207 5.6.1 Cách lắp đặt máy biến áp 207 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 208 TÀI LIỆU THAM KHẢO 209 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ biến đổi lƣợng nhà máy nhiệt điện Hình 1.2 Sơ đồ trình sản xuất điện NĐN Phả lại Hình 1.3 Sơ đồ trình sản xuất điện nhiệt nhiệt điện rút 10 Hình 1.4 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu đập: 12 Hình 1.5 Mặt cắt ngang nhà máy thủy điện kiểu dập 13 Hình 1.6 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu ống dẫn 14 Hình 1.7 Sơ đồ thủy điện nhiều cấp 15 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử 17 Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện địa nhiệt 20 Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện mặt trời 20 Hình 1.11 Cách bố trí trạm biến áp trung gian khu liên hợp gang thép 25 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống điện 110 kV 28 Hình 1.13 Đồ thị phụ tải ngày công suất tác dụng HTĐ phân bố phụ tải cho nhà máy 30 Hình 1.14 Trạm máy biến áp 32 Hình 1.15 Trạm hai máy biến áp 33 Hình 1.16 Trạm có nhiều máy biến áp làm việc song song 33 Hình 1.17 Đƣờng dây kéo 34 Hình 1.18 Sơ đồ trạm biến áp 35 Hình 1.19 Vận hành trạm hai máy biến áp theo biến thiên phụ tải 41 Hình 2.1: Sơ đồ góp khơng phân đoạn 47 Hình 2.2: Phân đoạn dao cách ly 50 Hình 2.3: Phân đoạn dao cách ly 51 Hình 2.4: Phân đoạn máy cắt 52 Hình 2.5 : Sơ đồ góp có góp vịng 53 Hình 2.6 : Sơ đồ góp có góp vịng cần MCNV 55 Hình 2.7 : Sơ đồ cung cấp điện có dự phịng 56 Hình 2.8 : Sơ đồ dùng máy cắt nối vào phân đoạn 57 Hình 2.9 : Sơ đồ góp có phân đoạn mạch nối vịng 57 Hình 2.10 : Sơ đồ hai góp 60 Hình 2.11 : Sơ đồ góp có phân đoạn góp làm việc 62 Hình 2.12 : Sơ đồ thay máy cắt mạch máy cắt nối 63 Hình 2.13 : Sơ đồ hai góp có góp vịng 65 Hình 2.14 : Sơ đồ có MCNV 67 v Hình 2.15 Các phƣơng án sơ đồ góp 68 Hình 2.16 Sơ đồ hai góp có hai máy cắt mạch 69 Hình 2.17: Sơ đồ rƣỡi 70 Hình 2.18: Sơ đồ nối hình vịng kín 72 Hình 2.19: Sơ đồ cầu 73 Hình 2.20: Sơ đồ cầu mở rộng 74 Hình 2.21: Sơ đồ cầu ngồi có dao cách ly 75 Hình 2.22: Sơ đồ cầu có dao cách ly 76 Hình 2.23: Các phƣơng án nối theo sơ đồ MPĐ – MBA 79 Hình 2.24: Các sơ đồ máy phát điện – máy biến áp - đƣờng dây 80 Hình 2.25: Sơ đồ hai góp phân đoạn có góp vịng 81 Hình 2.26: Sơ đồ hai góp có MC/3 82 Hình 2.27: Sơ đồ máy phát điện-máy điện -đƣờng dây có góp cân 82 Hình 2.28: Sơ đồ lục giác kép 83 Hình 7.29: Sơ đồ ngũ giác kép 83 Hình 2.30: Sơ đồ đa giác ngũ giác - lục giác 84 Hình 2.31: Sơ đồ đa giác tứ giác - ngũ giác 84 Hình 2.32: Sơ đồ cấu trúc NĐR 85 Hình 2.33: Sơ đồ góp điện áp máy phát NĐR 87 Hình 2.34: Sơ đồ góp điện áp máy phát (TGF) NĐR (tiếp theo) 88 Hình 2.35: Các phƣơng án đặt KĐdd 91 Hình 2.36: Sơ đồ phía hạ áp nhà máy điện NT 93 Hình 2.37: Sơ đồ truyền tải công suất TĐ 94 Hình 2.38: Sơ đồ nối rẽ nhánh với đƣờng dây 95 Hình 2.39: Sơ đồ nối rẽ nhánh với hai đƣờng dây 95 Hình 2.40: Sơ đồ nối nhà máy thủy điện với hai đƣờng dây qua 96 Hình 2.41: Sơ đồ nối ba máy biến áp nhà máy TĐ hai đƣờng dây đo qua 96 Hình 2.42: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phƣơng từ TGF 98 Hình 2.43: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phƣơng từ TĐ 99 Hình 2.44: Sơ đồ nối điện trạm biến áp với lƣới điện 100 Hình 2.45: Sơ đồ mẫu trạm biến áp phía cao áp 104 Hình 2.46: Sơ đồ phía hạ áp trạm biến áp 105 Hình 2.47: Các phƣơng pháp dự trữ điện tự dùng 110 Hình 2.48: Sơ đồ số phƣơng án cung cấp điện tự dùng 111 Hình 2.49 a,b,c: Sơ đồ tự dùng kV nhà máy NĐN 112 Hình 2.50: Sơ đồ tự dùng 0,4 kV NĐN có 300 MW 113 vi Hình 2.51 a, b : Sơ đồ tự dùng NĐR 116 Hình 2.52 Sơ đồ tự dùng nhà máy điện nguyên tử 118 Hình 2.53c Sơ đồ tự dùng nhà máy điện Nguyên Tử 119 Hình 2.54: Các sơ đồ tự dùng thủy điện 122 Hình 2.55: Sơ đồ tự dùng TBA 123 Hình 2.56: Sơ đồ tự dùng máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây 125 Hình 2.57: Sơ đồ tính tốn tự khởi động động tự dùng 128 Hình 2.58: Sơ đồ thay mạng điện hình 2.60 128 Hình 3.1 Đặc tính điện trở loại acqui khác theo mức phóng 137 Hình 3.2a Đặc tính phóng điện acqui axit mơden dịng điện lớn 138 Hình 3.2b Đặc tính phóng điện acqui kiềm 138 Hình 3.3 Sơ đồ acqui làm việc theo chế độ phóng nạp 139 Hình 3.4 Sơ đồ acqui làm việc theo chế độ nạp thêm thƣờng xuyên 140 Hình 3.5 Sơ đồ acqui có phần tử ngƣợc 141 Hình 3.6 Sơ đồ tạo nguồn điện chiều acqui chỉnh lƣu 142 Hình 3.7 Chế độ phóng nạp 143 Hình 3.8 Chế độ nạp thêm thƣờng xuyên 143 Hình 3.9 Chế độ dự phịng 143 Hình 3.10 Đƣờng cong chọn acqui axit 144 Hình 3.11 Đƣờng cong chọn acqui kiểm kiểu T TP 144 Hình 3.12 Sơ đồ phân phối điện chiều thiết bị phân phối nhà 147 Hình 3.13 Sơ đồ phân phối điện chiều thiết bị điện ngồi trời 148 Hình 3.14 Sơ đồ phân phối điện chiều bảng điều khiển 149 Hình 3.15 Sơ đồ cung cấp dòng thao tác cho máy cắt máy biến dịng điện 149 Hình 3.16 Sơ đồ cung cấp dịng thao tác cho bảo vệ rơle máy biến điện áp 150 Hình 3.17 Sơ đồ nguồn tổng hợp máy biến dòng điện máy biến điện áp 151 Hình 3.18 Sơ đồ cung cấp dịng thao tác cho bảo vệ rơle thiết bị tích điện 152 Hình 3.19 Bộ tạo nguồn xoay chiều an toàn 153 Hinh 4.1: Các chức hệ thống thứ cấp trạm đóng cắt cao áp 156 Hình 4.2 Sơ đồ biểu diễn vị trí đóng mở đầu tiếp xúc KĐK 161 Hình 4.3 Sơ đồ tín hiệu máy cắt 163 Hình 4.4 Sơ đồ mạch đóng cắt máy cắt tay tự động 163 Hình 4.5 Sơ đồ kiểm tra mạch đóng cắt tín hiệu ánh sáng 164 Hình 4.6 Sơ đồ đồng khóa điện chống đóng cắt nhiều lần liên tục 165 Hình 4.7 Sơ đồ mạch tín hiệu âm cố 166 Hình 4.8: Khóa liên động 167 vii Hình 4.9 Cái vị trí kiểu IIC dao cách ly 169 Hình 4.10 Sơ đồ khử tín hiệu âm cố tập trung tác động không lập lại 170 Hình 4.11 Sơ đồ tín hiệu âm cố tác động lập lại 171 Hình 4.12 Sơ đồ rơle tín hiệu xung RTX có khuếch đại dịng tiristor 172 Hình 4.13 Sơ đồ khử tín hiệu báo trƣớc tác động lập lại 173 Hình 4.14 Cấu tạo rơle phân cực RPC 174 Hình 4.15 Sơ đồ tín hiệu huy 175 Hình 4.16 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển ánh sáng 177 Hình 4.17 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển âm 179 Hình 4.18 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt khơng khí 110 kV 181 Hình 5.1 Khoảng cách tối thiểu + khoảng cách an tồn = khoảng cách rào bảo vệ 189 Hình 5.2 Chiều cao tối thiểu phận có điện lối 189 Hình 5.3 Khoảng cách tối thiểu dùng làm đƣờng giao thông trạm đóng cắt ngồi trời 191 Hình 5.4 Kích thƣớc lối tối thiểu 191 Hình 5.5 Các kích thƣớc tối thiểu dùng cho rào chuẩn 192 Hình 5.14 Trạm đóng cắt 245kV ngồi trời có hai góp ( sơ đồ kinh điển) 201 Hình 5.15 Trạm đóng cắt 123kV ngồi trời có hai sơ đồ tuyến 202 Hình 5.16 Trạm đóng cắt ngồi trời 123kV, hai góp sơ đồ ngang 202 Hình 5.17 Trạm trung tâm phụ tải 123 kV (nối hình chữ H) 203 Hình 5.18 Trạm 420kV ngồi trời góp kiểu ống sơ đồ đƣờng chéo, góp 204 Hình 5.19 Trạm 242kV ngồi trời có hai góp sơ đồ đƣờng chéo, góp dƣới, bố trí hang 205 Hình 5.20 Trạm 420kV ngồi trời, dây dẫn dạng ống, ba góp góp đƣờng vịng, sơ đồ đƣờng chéo bố trí hàng 205 Hình 5.21 Trạm trời 525kV, sơ đồ 1,5 máy cắt 206 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Sự phát triển hệ thống điện lực Việt Nam Bảng 1.2 Tổng sản lƣợng điện năm đến 2010 Bảng 1.3 Công suất đặt nhà máy điện lƣợng sản xuất giới Bảng 2.1 Hệ số tự dùng cực đại tính theo % cơng suất đặt nhà máy trạm .107 Bảng 4.1 Các kí hiệu rơle 159 Bảng 5.1a : khoảng cách tối thiểu khoảng điện áp 1< U , 52kV 187 Bảng 5.1b: Khoảng cách tối thiểu với khoản điện áp 52kV Um 300kV 187 Bảng 5.1 c khoảng cách tối thiểu với điện áp Um 300 kV 188 Bảng 5.2: chiều cao khoảng cách tối thiểu rào bảo vệ trạm trời 189 Bảng 5.3: Chiều cao khoảng cách tối thiểu rào bảo vệ trạm nhà 190 Bảng 5.4 Mức ô nhiễm khoảng cách phóng điện 196 Bảng 5.5 Các cấu hình trạm ngồi trời thơng dụng 200 ix Phụ tải loại : Là bơm nƣớc tuần hoàn hệ thống nén khí Các phụ tải thƣờng phụ tải công suất lớn nhƣng không yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao nhƣ phụ tải loại 2, cho phép gián đoạn cung cấp điện thời gian tác động tự động đóng nguồn dự phịng khơng u cầu thiết phải có nguồn cung cấp sau khởi động bảo vệ cố lị phản ứng Trên hình 2.52 giới thiệu hai sơ đồ tự dùng nhà máy điện NT Để đảm bảo cung cấp điện cho tự dùng, ngƣời ta dùng ba loại nguồn cung cấp với công suất 100%, gồm máy biến áp tự dùng làm việc dự phòng, để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải loại 2, cịn có nguồn chiều acqui với tổ máy phát thuận nghịch, máy phát điện điêzen nguồn phát khác Hình 2.53 Sơ đồ tự dùng nhà máy điện Nguyên Tử c) Sơ đồ cung cấp cho hệ thống điều khiển bảo vệ lị phản ứng Các bơm tuần hồn có công suất lớn nên đƣợc sử dụng điện áp kV Thanh 6kV đƣợc phân đoạn theo số lƣợng động bơm tuần hoàn cho phân đoạn không làm việc không làm cho bảo vệ cố lò phản ứng khởi động theo số lƣợng, công suất máy biến áp tự dùng làm việc Với phân đoạn 6kV không đƣợc nối hai động bơm tuần hoàn có bơm tuần hồn cho khơng q bơm tuần hồn khơng q bơm tuần hồn Với lị, số phân đoạn kV không đƣợc nhỏ Các máy biến áp tự dùng làm việc đƣợc mắc rẽ nhánh từ cực máy phát bộ, đủ cung cấp cho phụ tải (kể phần tự dùng chung) mà không bị tải Các máy 119 biến áp tự dùng dự phòng lƣới kV đƣợc nối với góp thiết bị phân phối có điện áp thấp cấp điện áp tăng cao nhà máy với nhà máy điện hay trạm biến áp gần Số máy biến áp dự phòng đƣợc chọn giống nhƣ NĐN Công suất máy biến áp dự phòng cần đảm bảo thay cho máy biến áp làm việc đồng thời khởi động hay dừng khác khơng có máy cắt đầu cực máy phát, đƣợc chọn công suất máy biến áp làm việc có máy cắt đầu cực máy phát Trục nguồn dự phịng đƣợc phân đoạn máy cắt theo đến máy phát điện – máy biến áp có máy biến áp dự phòng theo đến có hai máy biến áp dự phịng Sơ đồ tự dùng nhà máy thủy điện Các phụ tải tự dùng TĐ TĐ tích đƣợc chia thành tự dùng riêng cho tổ máy tự dùng chung cho toàn nhà máy, chúng đƣợc chia thành hai nhóm theo yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện Nhóm gồm phụ tải mà việc ngừng cung cấp điện cho dẫn đến hƣ hỏng hay cắt tổ máy, làm giảm lƣợng điện phát ra, phá hoại thiết bị thủy lực, ví dụ nhƣ : tổ máy cung cấp nƣớc kỹ thuật, làm lạnh dầu bôi trơn ổ trục tuabin máy phát, làm lạnh máy phát, máy biến áp, thiết bị phụ hệ thống kích từ, thiết bị dầu áp lực, chiếu sáng cố, hệ thống cứu hỏa, cấu đóng mở ống dẫn áp lực, nơm nƣớc cho khu công nghiệp thành phố chúng đƣợc đặt nhà máy đƣợc cung cấp từ lƣới điện tự dùng Nhóm gồm tất phụ tải khác quan trọng Các phụ tải tự dùng TĐ thƣờng đƣợc cung cấp từ lƣới điện 0.4 kV Ở TĐ lớn, có số động yêu cầu cung cấp điện từ lƣới kV Cũng nhƣ tự dùng nhà máy điện khác, để đảm bảo cung cấp điện cho tự dùng TĐ, cần có hai nguồn cung cấp độc lập Sự gián đoạn cung cấp điện cho tự dùng TĐ cho phép thời gian đóng nguồn dự phịng tự động Các phân đoạn góp thiết bị phân phối điện tự dùng 0.4 kV làm nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải quan trọng cần đƣợc phân đoạn tự động thành hai phân đoạn nhỏ phân đoạn đƣợc cung cấp từ nguồn độc lập khác Hệ thống điện tự dùng cần đảm bảo tự khởi động cấu quan trọng Ngƣời ta sử dụng hai sơ đồ tự dùng TĐ sơ đồ có nguồn cung cấp điện chung riêng cho phụ tải tổ máy phụ tải chung Sơ đồ cung cấp điện chung đƣợc dùng cho TĐ công suất nhỏ trung bình (hình 2.54a, b) Sơ đồ cung cấp điện riêng đƣợc sử dụng cho TĐ công suất lớn (hình 2.54c, d) 120 Tự dùng riêng tổ máy bơm dầu, thiết bị nén khí, thiết bị tạo áp lực dầu, bơm nƣớc làm mát máy phát, thơng gió… Cơng suất máy biến áp tự dùng riêng tổ máy đƣợc chọn theo phụ tải tự dùng tổng tổ máy Các máy đƣợc tính tốn cho làm việc khơng bị tải có dự trữ hở Các máy biến áp tự dùng chung đƣợc tính tốn với dự trữ kín có kể đến khả q tải cố Để cung cấp điện cho phụ tải tự dùng riêng 0.4 kV tổ máy phần lớn phụ tải dùng chung 0.4 kV, ngƣời ta sử dụng máy biến áp khô, công suất không vƣợt 1000 kVA, có điện áp ngắn mạch lớn (8%) Sơ đồ tự dùng TĐ tích đƣợc xây dựng theo nguyên tắc TĐ nói chung, nhƣng phức tạp có chế độ đặc biệt công nghệ, thông số thiết bị, chế độ bơm chế độ tuabin, khởi động chế độ làm việc chuyển máy phát thủy điện từ chế độ sang chế độ khác, nhà máy có hồ chứa điều chỉnh, chế độ làm việc HTĐ… 121 Hình 2.54: Các sơ đồ tự dùng thủy điện a)Thủy điện công suất nhỏ ; b) Thủy điện cơng suất trung bình ; c) Thủy điện cơng suất lớn có nguồn cung cấp chung cho tự dùng riêng tổ máy tự dùng chung ; d) Thủy điện cơng suất lớn có nguồn cung cấp riêng 1-biến áp tự dùng ; 2-biến áp tự dùng riêng tổ máy ; 3-biến áp dự phòng cho tự dùng riêng ; 4-biến áp tự dùng chung 122 2.5.3 Sơ đồ tự dùng trạm biến áp Phụ tải tự dùng trạm biến áp phụ thuộc vào loại trạm, vai trị vị trí nó, cơng suất số lƣợng máy biến áp chính, có hay khơng có máy bù đồng bộ, loại thiết bị đặt trạm, có ngƣời trực hay khơng, có nguồn thao tác chiều, chỉnh lƣu hay xoay chiều… Dòng thao tác chiều đƣợc sử dụng tất trạm 330 – 750 kV, trạm 110 – 220 kV có nhiều máy cắt Các trƣờng hợp cịn lại sử dụng dịng thao tác xoay chiều chỉnh lƣu Các hộ tiêu thụ tự dùng trạm đƣợc phân chia thành hai loại : qua trọng không quan trọng Các phụ tải quan trọng thiết bị hệ thống làm mát máy biến áp, hệ thống làm mát máy bù đồng bộ, hệ thống bơm dầu bôi trơn ổ trục máy bù đồng bộ, chiếu sáng cố, hệ thống cứu hỏa, hệ thống nén khí, hệ thống thơng tin liên lạc Hình 2.55: Sơ đồ tự dùng TBA a) Trạm dùng nguồn thao tác xoay chiều chỉnh lưu ; b) Trạm dùng nguồn thao tác chiều 123 Ở trạm biến áp có hai máy 35 – 750 kV, cần đặt hai máy biến áp tự dùng có dự trữ kín Cơng suất máy biến áp đƣợc chọn có kể đến khả tải cố chúng Mỗi máy biến áp làm việc riêng rẽ phân đoạn nó, mạch phân đoạn có đặt thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ (hình 2.55) Cơng suất máy biến áp không vƣợt 630 kVA, trƣờng hợp đặc biệt đến 100 kVA Trong trạm máy biến áp 35 – 220 kV, có máy bù đồng máy biến áp có hệ thống làm lạnh cƣỡng cần hai máy biến áp tự dùng có dự trữ kín ; máy đƣợc nối với đƣờng dây – 35 kV đƣợc cung cấp từ trạm biến áp khác Trong trƣờng hợp ngƣợc lại dùng máy biến áp tự dùng Các máy biến áp tự dùng trạm có nguồn thao tác chiều đƣợc nối với góp – 35 kV (hình 2.55) Khi khơng có góp đƣợc nối với cuộn hạ áp máy biến áp , trạm biến áp dùng nguồn thao tác xoay chiều chỉnh lƣu, máy biến áp đƣợc nối rẽ nhánh đầu hạ áp máy biến áp máy cắt đầu (hình 2.55a) Trong tất trạm biến áp, điện áp tự dùng 380/220 kV, có trung tính nối đất trực tiếp Nguồn cung cấp nguồn dòng thao tác xoay chiều đƣợc lấy từ góp 0.4 kV qua ổn áp với điện áp đầu 220 V Nguồn cung cấp nguồn dòng thao tác chỉnh lƣu đƣợc lấy từ góp 0.4 kV qua chỉnh lƣu với điện áp đầu 220 V Nguồn dòng thao tác xoay chiều thƣờng đƣợc dùng trạm 35 – 220 kV có máy cắt (tùy thuộc vào chủng loại dòng điện làm việc truyền động máy cắt) Các ví dụ sơ đồ tự dùng trạm biến áp cho hình 2.55 2.5.4 Chọn máy biến áp kháng điện tự dùng Để chọn máy biến áp kháng điện tự dùng, cần xác định đƣợc phụ tải cực đại chúng Phụ tải phân đoạn tự dùng phụ thuộc vào sơ đồ hệ thống tự dùng, vào công suất cấu tự dùng nối với phân đoạn tự dùng Để làm ví dụ, ta xét sơ đồ cung cấp điện tự dùng cho hình 2.46 Tự dùng máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây gồm hai phần : kV 0.4 kV 124 Hình 2.56: Sơ đồ tự dùng máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây Phụ tải máy biến áp B1 (hoặc kháng điện K) phụ tải phân đoạn góp kV, bao gồm : - Phụ tải động sơ kV ; - Phụ tải phía 0.4 kV máy biến áp B2 Khi xác định phụ tải phân đoạn tự dùng, ngƣời ta không kể đến cấu tự dùng dự phòng cấu làm việc ngắn hạn nhƣ động kéo máy kích từ dự phòng, máy nạp điện định kỳ acqui, cầu trục… Phụ tải động kV tiêu thụ trực tiếp từ góp kV đƣợc xác định biểu thức : S6 ( 2.1) Với Pđm1 : công suất định mức động nối vào góp kV ; Kpt1 : hệ số phụ tải trung bình động nhà máy áp suất trung bình kpt1 = 0.6 ÷ 0.65 đối vơi nhà máy áp suất cao kpt1 = 0.75 ÷ 0.85 đối vơi nhà máy áp suất siêu cao kpt1 = 0.9 Kđt1 : hệ số đồng thời (0.7 ÷ 0.85) ; 1 : hiệu suất trung bình động (0.88 ÷ 0.92) cos1 : hệ số cơng suất trung bình động (0.8 ÷ 0.85) 125 phụ tải máy biến áp B2 – cấu tự dùng nối vào góp 0.4 kV đƣợc xác định tƣơng tự nhƣ : S0.4 (2.2) Hoặc cách gần S0.4 = Sđm.B2.k2 (2.3) với k2 hệ số mang tải máy biến áp B2, thƣờng k2 = 0.7 ÷ 0.8 Vậy phụ tải phân đoạn 0.6 kV : S1 = S6 + S0.4 (2.4) Căn vào phụ tải vừa xác định đƣợc S1 S0.4 Công suất cần chọn máy biến áp B1, B2 đƣợc chọn theo điều kiện : SđmB1 ≥ S1 ; SđmB2 ≥ S0.4 (2.5) Khi thiết kế sơ bộ, lấy S1 theo hệ số tự dùng cực đại a% nhà máy: S1 = Stđmax = Và (2.6) S0.4 = (15 + 20)%Stđmax với : % - hệ số tự dùng cực đại nhà máy (xem bảng 2.1) PđmF – công suất định mức máy phát Trƣờng hợp dùng kháng điện, dòng điện lớn qua kháng : Icb = Kháng điện cần chọn phải thỏa mãn điều kiện : Ikđm ≥ Icb Kháng điện xk% kháng điện đƣợc chọn theo điều kiện hạn chế dòng điện ngắn mạch khả tự mở máy cấu tự dùng, nhƣng không vƣợt 8% với kháng điện đơn 16% kháng điện kép Máy biến áp (hoặc kháng điện) tự dùng sau đƣợc chọn theo công suất phụ tải, cần đƣợc kiểm tra lại khả tự mở máy cấu tự dùng Kiểm tra khả tự mở máy động tự dùng Nhƣ trình bày, thƣờng phân đoạn góp tự dùng có nguồn cung cấp điện nguồn dự phịng Bình thƣờng nguồn tự dùng làm việc 126 nguồn dự phịng đƣợc đóng vào làm việc nguồn dùng khơng làm việc đƣợc Ví dụ xảy ngắn mạch máy biến áp tự dùng chẳng hạn, thiết bị bảo vệ tác động để tách phần tử hỏng khỏi lƣới điện, điện áp góp tự dùng tƣơng ứng giảm xuống đến không, làm cho động nối với quay chậm lại ngừng quay thời gian điện đủ lớn Điện áp góp bị điện phận tự đóng nguồn dự phịng tác động để đƣa nguồn tự dùng dự phòng vào làm việc Khi điện áp góp đƣợc phục hồi, động điện tự dùng đồng thời khởi động trở lại, dòng điện tự mở máy tổng động điện lúc lớn, gây tổn thất điện áp lớn nguồn cung cấp điện tự dùng làm cho điện áp góp giảm xuống, thời gian tự mở máy động bị kéo dài, gây phát nóng động Nếu điện áp góp tự dùng thấp, động không tự khởi động đƣợc Theo kinh nghiệm vận hành, ngƣời ta thấy động khởi động thành cơng điện áp góp giảm xuống không thấp 65 – 70% điện áp định mức Khi khởi động động cơ, điện áp cịn lại góp phụ thuộc vào cơng suất nguồn cung cấp, công suất điện kháng máy biến áp kháng điện tự dùng vào công suất số động tự mở máy, vào chủng loại chúng, vào phụ tải động mở máy Công suất nguồn máy biến áp tự dùng lớn, kha tự mở máy động dễ dàng, công suất tổng động tự mở máy lớn thời gian tự mở máy nhỏ Do vậy, sau chọn đƣợc công suất máy biến áp kháng điện tự dùng, cần kiểm tra khả tự mở máy cấu tự dùng Đối với hệ thống điện tự dùng cho, nghĩa nguồn cung cấp, máy biến áp kháng điện tự dùng định, ta xác định đƣợc tổng cơng suất động tự dùng mở máy đƣợc điều kiện bất lợi Để đơn giản tính toán, ngƣời ta đƣa giả thiết sau : - - - Các động tự mở máy trở lại từ tốc độ 0, nghĩa xét trƣờng hợp nặng nề nhất, sau điện động ngừng quay sau đƣợc khởi động trở lại khởi động phụ tải trục định mức ; Bỏ qua điện trở phần tử mạch điện xét ; Nguồn cung cấp có cơng suất vơ lớn công suất hệ thống điện tự dùng nhỏ so với lƣới điện Do vậy, thời gian động tự khởi động, điện áp phía nguồn cung cấp không đổi ; Để tổng quát ta xét trƣờng hợp động tự dùng đƣợc cung cấp qua kháng điện máy biến áp tự dùng (hình 2.56) 127 Giả thiết biết tham số định mức động tự dùng,máy biến áp kháng điện tự dùng (xem hình 2.47) Để đơn giản, ta dùng hệ đơn vị tƣơng lƣợng bản: Scb = SđmB Ucb = Utb Hình 2.56: Sơ đồ tính tốn tự khởi động động tự dùng Từ sơ đồ cho, ta có sơ đồ thay mạng điện khởi động động (hình 2.56) Hình 2.57: Sơ đồ thay mạng điện hình Từ sơ đồ thay ta có : U1*cb = Imm*cb(Xk*cb + XB*cb + Xđc*cb ) (2.8) Trong đại lƣợng tƣơng đối đƣợc xác định nhƣ sau : - Điện áp tƣơng đối nguồn có công suất vô lớn : U1*cb = Điện kháng tƣơng đối kháng điện : xK*cb = ; Để đơn giản, cách gần ta coi : 128 SKđm = IKđm.UKđm Nên xK*cb - ; Điện kháng tƣơng đối máy biến áp : xB*cb = - SđmB, ; Điện kháng tƣơng đối động mở máy : xđc*cb = xđc* ; : xđc* - điện kháng tƣơng đối định mức động mở máy ; xđc* = ; - dòng điện mở máy tƣơng đối định mức trung bình động - tổng công suất định mức động mở máy ; = (2.9) Pđc.đm – công suất định mức động ; tb – hiệu suất trung bình động ; – hệ số cơng suất trung bình động Vậy : xđc*cb = (2.10) Từ (2.8) ta nhận đƣợc : xmm*cb = Điện áp cực động thời điểm tự mở máy : Uđc*cb = Imm*cb xđc*cb = UB* UB* (2.11) Với UB* điện áp tƣơng đối định mức máy biến áp tự dùng, thƣờng cao điện áp định mức tƣơng ứng 5%, UB* = 1,05 Từ (2.10) (2.11) ta có : 129 Uđc*cb = UB* Nếu tính theo phần trăm điện áp định mức, ta có biểu thức gần : Uđc% = UB% (2.12) Từ rút : = Từ (2.9) (2.12) suy : = Với SđmB xK*cb = xK ; xB*cb = Lấy giá trị trung bình : Uđc% = 65, UB% = 105 ; Imm* (2.13) ; = 4.8 ; = 0.86 tb = 0.92, ta có biểu thức đơn giản : = SđmB (2.14) Từ biểu thức nhận đƣợc, thấy trƣờng hợp công suất tổng động tự mở máy thành công chủ yếu phụ thuộc vào công suất máy biến áp nguồn SđmB Khi công suất máy biến áp nguồn lớn cơng suất cho phép tự mở máy động lớn Ngƣợc lại, điện kháng máy biến áp (UN%) kháng điện (xN%) tự dùng lớn, động khó khởi động - Khi khơng có kháng điện tự dùng (xK% = 0) máy biến áp tự dùng có UN% = ÷ 12 : ; - Khi có máy biến áp kháng điện với : UN% = ÷ 12 xK% = 5% ta có : Sau xác định đƣợc tổng cơng suất động tự mở máy đƣợc cần so sánh với tổng công suất động thực cần mở máy Pđc.đm - Nếu ≥ Pđc.đm : tất động tự mở máy lúc ; 130 - Nếu < Pđc.đm động khởi động lúc Trong trƣờng hợp cần có giải pháp để đảm bảo khởi động thành công động nhƣ sau : a) Chỉ cho động tự dùng quan trọng nhƣ tự mở máy trƣớc, sau cho động lại tiếp tục mở máy ; b) Giảm điện kháng máy biến áp kháng điện ; c) Tăng công suất máy biến áp Mỗi biện pháp có ƣu nhƣợc điểm riêng nó, ví dụ nhƣ giảm điện kháng phần tử nguồn, làm cho dịng ngắn mạch tăng, khó khăn việc đảm bảo ổn định nhiệt cáp tự dùng ; cho động tự khởi động thành nhiều đợt, cần trang bị thiết bị tự động để khống chế tự động việc khởi động động ; tăng công suất máy biến áp tăng vốn đầu tƣ mà làm giảm hiệu kinh tế hệ thống điện tự dùng vận hành Chọn giải pháp cần dựa sở tính tốn so sánh phƣơng án Để tiện tham khảo, trang giới thiệu số sơ đồ nối điện nhà máy điện trạm biến áp lớn đƣợc xây dựng năm vừa qua 131 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG Nêu khái niệm sơ đồ nối điện nhà máy điện trạm biến áp Cách chọn sơ đồ nối điện tự dung nhà máy điện trạm biến áp Phân tích sơ đồ góp khơng phân đoạn, có phân đoạn dao cách ly, hai dao cách ly, máy cắt dao cách ly: Mô tả sơ đồ Các thao tác Vận hành sửa chữa sơ đồ Đánh giá sơ đồ Phân tích sơ đồ hai góp khơng phân đoạn, có phân đoạn máy cắt góp làm việc hai góp: Mô tả sơ đồ Các thao tác Vận hành sửa chữa sơ đồ Đánh giá sơ đồ Phân tích sơ đồ góp có góp vịng: Mơ tả sơ đồ Các thao tác Vận hành sửa chữa sơ đồ Đánh giá sơ đồ Phân tích sơ đồ hai góp có góp vịng: Mô tả sơ đồ Các thao tác Vận hành sửa chữa sơ đồ Đánh giá sơ đồ Phân tích sơ đồ hai góp có hai máy cắt mạch Phân tích sơ đồ rƣỡi Phân tích sơ đồ 4/3 10 Phân tích sơ đồ đa giác 11 Phân tích sơ đồ cầu 12 Phân tích sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện ngƣng cấp điện áp máy phát 13 Phân tích sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện ngƣng cấp điện áp cao 14 Trình bày sơ đồ cấu trúc nhà máy nhiệt điện rút 132 15 Trình bày sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện rút cấp điện áp máy phát 16 Nêu phƣơng pháp đặt kháng điện góp 17 Nêu phƣơng pháp đặt kháng điện đƣờng dây 18 Sơ đồ nối nhà máy điện nguyên tử 19 Sơ đồ truyền tải, rẽ nhánh với hai đƣờng dây qua nhà máy thủy điện 20 Trình bày sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện cấp điện áp máy phát 21 Trình bày sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện nối theo sơ đồ 22 Đặc điểm sơ đồ nối điện trạm giảm áp 23 Đặc điểm điện tự dung nhà máy điện trạm biến áp 24 Các sơ đồ tự dung nhà máy nhiệt điện ngƣng 25 Các sơ đồ tự dung nhà máy nhiệt điện rút 26 Các sơ đồ tự dung nhà máy thủy điện 27 Các sơ đồ tự dung nhà máy điện nguyên tử 133 ... 1. 1.2 Nhà máy nhiệt điện 1. 1.2 .1 Nhà máy nhiệt điện ngưng 1. 1.2.2 Nhà máy nhiệt điện rút 1. 1.3 Nhà máy thủy điện 11 1. 1.3 .1 Nhà máy điện kiểu... 13 1. 1.3.2 Nhà máy thủy điện kênh dẫn 14 1. 1.3.3 Nhà máy thủy điện tích 15 1. 1.4 Nhà máy điện nguyên tử 17 1. 1.5 Các loại nhà máy điện khác 19 1. 1.5 .1. .. Chƣơng 1: Khái quát chung nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 2: Sơ đồ nối điện nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 3: Nguồn thao tác nhà máy điện trạm biến áp Chƣơng 4: Mạch thứ cấp nhà máy điện trạm biến