Tiếp nội dung phần 1, Bài giảng Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguồn thao tác trong nhà máy điện và trạm biến áp; Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp; Thiết bị phân phối điện.
Chƣơng 3: NGUỒN THAO TÁC TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 3.1 Khái niệm chung Trong nhà máy điện trạm biến áp, nguồn điện thao tác làm nhiệm vụ cung cấp điện cho thiết bị bảo vệ, tự động hóa, điều khiển,tín hiệu chiếu sáng cố, cấu tự dùng quan trọng Nguồn điện thao tác cần có độ tin cậy cao độc lập với lƣới điện hay cố có cơng suất đủ lớn để đảm bảo làm việc chắn thiết bị chế độ nặng nề nhất, điện áp góp cần có độ ổn định cao Muốn vậy, nguồn thao tác lƣới điện phân phối cần có độ dự trữ lớn, đảm bảo an toàn dễ sử dụng yêu cầu chung kinh tế Nguồn thao tác chiều xoay chiều Song để độ tin cậy cung cấp điện cao cấu tạo thiết bị điện đơn giản, gọn nhẹ nhà máy điện trạm biến áp lớn ngƣời ta thƣờng dùng nguồn thao tác chiều, giá thành chúng đắt vận hành phức tạp Nguồn thao tác chiều thƣờng acqui thiết bị chỉnh lƣu công suất lớn Điện áp chiều thƣờng đƣợc sử dụng trực tiếp, nhƣng số trƣờng hợp ngƣời ta dùng nghịch lƣu “điện áp xoay chiều an toàn” để cung cấp điện cho máy tính phƣơng tiện bảo vệ điện tử nhà máy điện trạm biến áp có hệ thống thứ cấp đại Điện áp nguồn thao tác chiều thƣờng 220V 110 kV lƣới cung cấp rơle thiết bị điều khiển ; 60V; 48V 24V mạch tín hiệu thơng tin Nguồn thao tác xoay chiều có nhiều nhƣợc điểm quan trọng nên đƣợc dùng trạm biến áp nhỏ 3.2 Nguồn thao tác chiều Nhƣ nói trên, acqui đƣợc coi nguồn thao tác chiều tin cậy làm việc chúng khơng phụ thuộc vào lƣới điện xoay chiều đảm bảo cho thiết bị thứ cấp làm việc tốt tồn nguồn điện nhà máy trạm Một ƣu điểm không nhỏ acqui khả cho phép tải ngắn hạn lớn, điều đặc cần thiết dùng điện chiều để đóng cắt trực tiếp máy cắt cơng suất lớn có nhảy vọt dòng điện Hiện nay, nhà máy điện trạm biến áp ngƣời ta sử dụng hai loại acqui acqui chì (acqui axit) acqui niken – cađmi (acqui kiềm) 134 - Acqui chì có cực âm chì xốp Pb, cực dƣơng xốp oxyt chì PbO2, chất điện phân dung dich axit sunfuric H2SO4 Acqui chì đƣợc sử dụng nhiều nhà máy điện trạm biến áp có yêu cầu công suất tƣơng đối lớn khoảng thời gian ngắn Hiện ngƣời ta sử dụng loại acqui chì sau: OPzS – có cực dƣơng mạ thép ; Gro/GroE – có cực dƣơng phủ platin; GroE-H – có cự dƣơng phủ platin, moden dòng điện lớn; - Acqui niken – cađmi có dịng điện cực dƣơng xốp hợp chất niken, cực âm tâm xốp hợp chất cadmi, chất điện phân dung dịch kiềm KOH Acqui kiềm đƣợc dùng nhiều nhà máy điện trạm biền áp nhỏ trung bình, có hạn chế không gian Các loại thƣờng đƣợc sử dụng : T/TP –có cực dƣơng kiểu ô nhỏ TS/TSP – acqui khởi đông có cực dƣơng kiểu ô nhỏ So với acqui axit acqui kiềm có ƣu nhƣợc điểm sau : + Ƣu điểm Độ bền học lớn, tƣổi thọ cao; Dễ bảo dƣỡng ; Thể tích trọng lƣợng nhỏ đáng kể; Ít ảnh hƣởng đến mơi trƣờng; + Nhƣợc điểm: Điện áp ngăn nhỏ (1,2 V/ngăn so với 2V/ngăn acqui axit) Khi nạp thêm tăng 50% Khi phóng điện giảm 20 % Hiệu suất băng 75% dung lƣợng A.h đến 60% lƣợng Wh, vậy, dòng điện tiêu thụ lớn nhiều Tiêu thụ nƣớc cất nhiê hơn, phải thay nƣớc điện phân năm lần Nhạy cảm với nhiệt độ, vậy, dùng nơi có khí hậu nóng cần phải kể đến nhiệt độ mơi trƣờng thiết kế Có đặc tính phóng điện dốc Có giới hạn thay đổi điện áp phóng điện nhỏ Bội số tải cho phép ngắn hạn dòng điện nhỏ nhiều so với acqui axit Từ so sánh trên, dễ dàng thấy đƣợc trƣớc ngƣời ta hay sƣ dụng axit acqui nhà máy điện trạm biến áp, phải cần đến phòng acqui đặc biệt để tránh độc hại ngăn ngừa tác động ăn mòn axit 135 3.2.1 Đặc tính điện acqui Đặc tính điện acqui cho bảng 3.1 bao gồm đại lƣợng sau : Điện áp định mức : điện áp định mức ngăn acqui U0 có giá trị cố định, với acqui axit 2V, acqui kiềm 1,2 V.Điện áp định mức bình acqui U1 tích số số ngăn mắc nối tiếp n0 điện áp định mức ngăn U0 : U = n U0 (3.1) Dung lượng phóng định mức acqui CN lƣợng điện phóng khoảng thời gian qui định tN dịng điện phóng định mức IN với chất điện phân nhiệt độ, tỷ trọng mức dung dịch định mức không làm cho điện áp acqui giảm xuống dƣới điện áp phóng cuối Upmin đƣợc xác định CN = INtN (3.2) Dung lƣợng acqui cho theo ampe-giờ (A.h) Nếu phóng điện với dòng In(A) khác định mức số n khoảng thời gian phóng t n(h), dung lƣợng phóng Cn Ví dụ C3 ứng với t3 = Acqui chì Axit Đặc tính Đơn vị Dung lƣợng định mức CN Dịng phóng định mức Điện áp phóng định mức Ah A V/ngăn cuối 20 V/ngăn Upmin Điện áp nạp Unmax nạp điện áp không đổi Điện áp nạp từ từ Un V/ngăn Kg/dm3 OPzS C10 C10 C10 1,78 đến 1,82 1,85 2,23 1,24 0,01 1,2 2) 1,8 3) 2,23 1,2 1.0 K 1,4 đến +55 4) Khả tải Dải nhiệt độ cho phép TS/TS P C5 C5 1,1 1,1 1,5 đến 1,65 1,42) 1,42) 1,4 1,22 0,01 mΩ/100 Ah - T/TP I5=0,2 C5 2,4 hoặc2231) 2,232) 1,2 Hệ số nạp 1/Ah Tỷ trọng chất điện phân Điện trở R0/ngăn (đặc trƣng) Gro/GroE Gro-H C10 I10= Acqui NICd 1,19 0,02 10 H 1.4 K -20 đến +45 136 0,6 H 1) Phụ thuộc vào loại chế độ 2) Không thể đầy vào khoảng 90% CN 3) Có thể nạp đầy 4) Ký hiệu khả tải : H – tải nặng ngắn hạn K – tải dài hạn công suất lấy khoảng đến 10 - Điện áp phóng cuối cùng: Điện áp phóng nhỏ Upmin phóng dịng điện qui định Điện áp phống định mức cuối Upmin đƣợc sử dụng để xác định dung lƣợng định mức CN công suất lấy dòng định mức: IN = CN/tN (3.3) -Điện áp tạo khí UG : Là điện áp nạp mà giá trị hình thành khí bình cách rõ rệt Với acqui UG = 2,4 1,55 2,45 V ngăn, với acqui kiềm UG = 1,6 V ngăn - Hệ số nạp : Là tỷ số điện lƣợng cần thiết để nạp đầy điện lƣợng lấy trƣớc : k=1/Ah (3.4) với Ah hiệu suất nạp - Điện trở R0: điện trở ngăn acqui phụ thuộc vào nhiệt độ mức phóng Gía trị R0 cho bảng 3.1 ứng với acqui đƣợc nạp đầy Khi phóng điện R0 tăng lên Quan hệ R0 mức phóng E cho hình 3.1 Hình 3.1 Đặc tính điện trở loại acqui khác theo mức phóng Đặc tính phóng điện acqui : Biểu diễn qua hệ điện áp phóng Up( ), dịng điện Ip thời gian phóng (hình 3.2) 137 Up( ) = E - IR0 (3.4) Với R0 – điện trở acqui thời điểm I – dịng điện phóng E – sức điện động acqui (mức phóng) Hình 3.2a Đặc tính phóng điện acqui axit mơden dịng điện lớn Hình 3.2b Đặc tính phóng điện acqui kiềm Từ hình vẽ thấy rằng, đặc tính phóng điện acqui axit (hình 3.2a) dốc dặc tính phóng điện acqui kiềm (hình 3.2b) Nghĩa phóng điện điện áp cực acqui kiềm giảm nhanh hơn, trƣờng hợp phóng điện ngắn hạn 3.2.2 Các sơ đồ làm việc acqui Nhƣ biết trên, bình acqui có điện áp rát nhỏ, để sử dụng đƣợc ngƣời ta mắc nối tiếp nhiều bình lại với thành tổ acqui, tùy theo điện áp cần thiết mà số lƣợng bình đƣợc mắc vào nhiều hay 138 Trong nhà máy điện trạm biến áp lớn, ngƣời ta thƣờng dùng tổ acqui điện áp 110 – 220 V, trạm biến áp nhỏ 24 – 48 V Thƣờng nhà máy điện công suất đến 500MW dùng tổ acqui 220V, nhà máy công suất lớn dùng hai tổ acqui 220 V, có tổ đƣợc tính tồn phụ tải mạch thao tác 60% công suất chiếu sáng cố, tổ thứ hai đƣợc tính với 100% cơng suất chiếu sáng cố phụ tải bơm dầu tuabin Mặt khác tổ tuabin phải đảm nhiệm đƣợc phụ tải nhảy vọt đóng máy cắt Ở nhà máy điện làm việc theo sơ đồ khối công suất lớn, hai lại tổ acqui riêng có điện áp 220V Ở trạm nút công suất lớn điện áp 220V cao hơn, ngƣời ta đặt hai tổ acqui giống 220V ; trạm 35 – 110 kV với máy biến áp từ 5, MVA trở lên đặt tổ acqui 220 110 V Hình 3.3 Sơ đồ acqui làm việc theo chế độ phóng nạp Tùy theo nhà máy, ngƣời ta thực sơ đồ làm việc khác tổ acqui: nhà máy điện cũ, ngƣời ta thƣờng dùng sơ đồ phóng- nạp (hình 3.3) Khi làm việc theo sơ đồ này, tổ acqui đảm nhiệm toàn phụ tải cách lâu dài Máy phát nạp (Fn) đóng vào làm việc thời kỳ nạp điện cho acqui sau chúng phóng độ giới hạn cho phép Cơng suất máy nạp phải đủ lớn để vừa nạp cho acqui vừa cung cấp cho phụ tải Ngƣời ta thấy phóng điện sâu thƣờng xuyên acqui làm việc theo sơ đồ làm hao mòn nhanh vạt liệu tác dụng cực vận hành phức tạp Do vậy, sau ngƣời ta hay dùng sơ đồ nạp thêm thƣờng xuyên (phụ-nạp) acqui 139 Hình 3.4 Sơ đồ acqui làm việc theo chế độ nạp thêm thường xuyên Sơ đồ phụ nạp đƣợc thể hình 3.4, khác sơ đồ phóng nạp chế độ làm việc acqui việc đặt thêm máy phát phụ nạp Ff Máy phát làm việc liên tục để cung cấp cho phụ tải thƣờng xuyên góp phụ nạp cho bình acqui với dịng điện khơng lớn Các bình acqui phóng điện số phụ tải lớn nhảy vọt nhƣ đóng máy cắt Các tay gạt T1, T2 làm nhiệm vụ trì điện áp cố định góp cách đóng thêm vào hay cắt bớt số bình acqui Song có thay đổi liên tục nhƣ vậy, đầu tiếp xúc trƣợt gạt mau hỏng, mặt khác tốc độ thay đổi chúng khơng lớn Vì ngƣời ta không dùng tay gạt mà dùng thiết bị tiristo để điều chỉnh điện áp phóng nạp điện Trong chế độ làm việc bình thƣờng, phụ tải đƣợc cung cấp từ chỉnh lƣu (ChL), có phụ tải tăng cao, thiết bị tiristo thực tế nối cách tức thời phần tử phụ với góp 140 Hình 3.5 Sơ đồ acqui có phần tử ngược Sơ đồ nhƣ (hình 3.5) gọi sơ đồ có phần tử ngƣợc, gồm thép nhúng dung dịch kiềm kali hoăc natri Các phần tử đƣợc mắc nối tiếp với tổ acqui Khi có dịng điện chạy qua phát sinh phản ứng điện phân dung dịch kiềm có kèm theo tiêu thụ lƣợng điện áp giáng chúng, trị số điện áp giáng không phụ thuộc vào dòng điện Do thay đổi số phần tử ngƣợc nối vào bình acqui ta thay đổi đƣợc điện áp góp phụ tải Ƣu điểm sơ đồ phần tử ngƣợc khơng có tay gạt, giảm đƣợc hao mịn tăng thời hạn phục vụ bình acqui Sơ đồ acqui có phần tử ngƣợc đƣợc biết đền từ lâu, nhƣng không đƣợc dùng rộng rãi cồng kềnh vận hành phức tạp Việc dùng biến đổi quay – máy phát điện chiều – để nạp acqui đắt tiền vận hành phức tạp Hiện ngƣời ta có xu hƣớng dùng biến đổi tĩnh – chỉnh lƣu (ChL) để thay thế, đƣợc dùng phổ biến trạm biến áp, nhà máy điện có liên hệ chặt chẽ với HTĐ, nhà máy điện NT Trong trƣờng hợp này, chỉnh lƣu ChL đƣợc cung cấp từ TGTD nhà máy (hình 3.6) 141 Hình 3.6 Sơ đồ tạo nguồn điện chiều acqui chỉnh lưu Cũng nhƣ trƣờng hợp dùng biến đổi quay dùng biến đổi tĩnh acqui làm việc theo chế độ sau : - Chế độ phóng - nạp hay cịn gọi chế độ vận hành bình thường: Sau đƣợc nạp đầy, acqui tách khỏi nạp chỉnh lƣu để độc lập cung cấp cho phụ tải (hình 3.7) Khi điện áp giảm xuống, acqui lại bị tách khỏi phụ tải để chuyển sang chế độ nạp (trong thời gian phụ tải đƣợc cung cấp nguồn khác) - Chế độ nạp thêm thường xuyên hay chế độ vận hành song song (hình 3.8) : Bộ chỉnh lƣu acqui đƣợc nối song song với thƣờng xuyên Trong trƣờng hợp phân biệt hai chế độ làm việc : chế độ vận hành động chế độ làm việc dự phòng Trong chế độ vận hành động, acqui đƣợc sử dụng để trì điện áp góp phủ phụ tải đỉnh Trong chế độ vận hành dự phòng, acqui cung cấp điện cho phụ tải chỉnh lƣu không làm việc Chế độ làm việc song song dự phòng đƣợc sử dụng phổ biến 142 Hình 3.7 Chế độ phóng nạp Hình 3.8 Chế độ nạp thêm thường xuyên 1-chỉnh lưu; 2- phụ tải; – acqui - Chế độ dự phòng : acqui đƣợc cắt khỏi tải đƣợc giữ mức nạp đầy (hình 3.9) Khi bình thƣờng tải đƣợc cung cáp chỉnh lƣu Khi nguồn chỉnh lƣu bị mất, acqui đƣợc nối với tải chuyển mạch nhanh cách tự động Hình 3.9 Chế độ dự phòng 3.2.3 Chọn acqui Để chọn acqui, cần xác định đƣợc dung lƣợng, số bình acqui dƣa yêu cầu phụ tải, nhƣ điện áp định mức thiết bị dùng điện, dòng điện phụ tải tổng,thời gian cung cấp điện tối đa, chủng loại đặc tính acqui sử dụng Phụ tải điện chiều nhà máy điện trạm biến áp bao gồm loại sau: Phụ tải thường xuyên Itx’ bao gồm đèn tín hiệu, đèn kiểm tra bảng điều khiển, phần thiết bị bảo vệ role tự động hóa…; Phụ tải cố Isc kéo dài suốt thời gian cố sc : bao gồm đèn chiếu cố, số động điện chiều dự phòng…; Phụ tải cố ngắn hạn I’sc’ kéo dài thời gian cố, nhƣ bơm dầu dự phòng tuabin…; Phụ tải ngắn hạn, thƣờng dịng điện đóng máy cắt dung truyền động kiểu điện từ Imc Dung lƣợng phóng tính tốn acqui làm việc theo chế độ nạp thêm thƣờng xuyên : Ctt = Itt (3.6) sc Với dóng điện phóng tính tốn : Itt = Itx+Isc+I’sc (3.7) 143 cáp cần đặt phía trƣớc sau tủ để tiến hành công việc kiểm tra sửa chữa vào lúc mà khơng cần có dịch chuyển thiết bị Hầm cáp phải rộng 1,5 m Buồng cuối không đƣợc nhỏ m tính đến sợi cáp cắt ngang.Cửa hầm phải có lỗ , cửa thơng gió phận mở đặt cáp Đối với trạm lớn, có nhiều cáp nên hầm cáp tầng ngầm cần có lối đi, trang bị giá treo cáp, chiếu sáng; buồng phải cao tối thiểu 2,1 m Cặp đƣợc đặt giá đỡ hay cố định cầu đỡ, để tránh bị trƣợt cửa hầm cáp phải đƣợc đặt ngồi, nắp phải kín,khó cháy, khó khóa lại dễ mở ; hầm cáp lớn phải lƣu ý đến lối thoát hiểm Cáp động lực cáp điều khiển cần đặt riêng Khi đặt cáp ống, cáp đặt ống riêng ; ống đặt cáp, cáp động lực cần có kích thƣớc đủ lớn để đảm bảo tỏa nhiệt tốt 5.4.2 Thiết bị phân phối điện trời Thiết bị phân phối điện trời thƣờng dùng cho cấp điện áp từ 35 đến 750kV, chúng đƣợc xây dựng nhà máy điện, trạm biến áp thành phố, dọc theo đƣờng giao thông vùng nông thôn Trong trạm biến áp,không gồm thiết bị cao áp, máy biến áp điện lực mà thiết bị trung áp, hạ áp nhiều thiết bị khác Tùy theo mặt bằng, địa điểm, công suất, số nguồn, đƣờng dây… mà ngƣời thiết kế xác định sơ đồ cấu trúc trạm theo quy chuẩn xây dựng điện Điểm xuất phát việc lập dự cán trạm đóng cắt sơ đồ trạm, thể quy mơ trạm nhƣ số lƣợng máy cắt, góp, dao cách lý, thiết bị phụ khác, nhánh khí cụ điện nối với chúng Khoảng cách tối thiểu khơng khí, chiều rộng lối cá TBPP đƣợc đề cập đến phần trƣớc Các khoảng cách cho với trạm có độ cao dƣới 1000m trạm có độ cao 1000m, cần để ý đến việc giảm cƣờng độ cách điện khơng khí Khi thiết kế trạm đóng cắt ngồi trời,khơng tính đến nặng nề của khí hậu mà cịn ô nhiễm môi trƣờng tác động đến thiết bị, nhƣ mơi trƣờng co nhiều bụi gây phóng điện sứ cách điện chẳng hạn, khắc phục cách chọn hình dáng sứ thích hợp, tăng khoảng cách phóng điện, phủ silicon lau sứ ngƣời ta đƣa mức ô nhiễm môi trƣờng khác quy định khoảng cách tối thiểu theo điện áp cực đại Um thiết bị 195 Bảng 5.4 Mức ô nhiễm khoảng cách phóng điện Mức nhiễm Ví dụ Khoảng cách phóng điện tối thiểu mm/kv I Nhẹ Chủ yếu vùng thơn q khơng có 16 II Vừa phải cơng nghiệp xa biển 20 Vùng bị nhiễm III Nặng Vùng cơng nghiệp có mức nhiễm 25 tƣơng đối, khơng khí ven biển IV Rất nặng Vùng cơng nghiệp nặng nhiều bụi sƣơng mù, khơng khí ven biển 31 a Nền móng: thƣờng móng dùng dùng cho cột, giá đỡ thiết bị máy biến áp móng bê tơng đơn giản tính tốn, ngồi tải trọng tĩnh trọng lƣợng thân thiết bị gây ra, cần phải tính đến ứng suất vận hành lực kéo dây dẫn ngắn mạch, ứng suất thay đổi nhiệt độ, gió bão… dùng móng khối nguyên khối tùy thuộc vào loại đất khả thực phần dƣới móng, độ sâu 0,8÷1,2 m cần dự tính đến việc đặt dây nối đất cáp Cƣờng độ móng phải tuân theo tiêu chuẩn xây dựng trạm đƣờng dây tải điện b Đường đi: tuyến đƣờng, cấu trúc kích thƣớc đƣờng đƣợc xác định theo mặt bố trí thiết bị kích thƣớc thiết bị cần vận chuyển nhƣ sau : - Để vận chuyển máy cắt bố trí đƣờng trạm lớn điện áp cao cần thiết, bề rộng tối thiểu 2,5m chuyên chở thiết bị nặng nhất, có kích thƣớc lớn - Để vận chuyển máy biên áp, đƣờng phải rộng tối thiểu 5m; khả tải tùy thuộc vào trọng lƣợng thiết bị cần chuyên chở Bán kính cong chỗ rẽ phải phù hợp với loại xe chuyên dùng nhiều bánh Khi thiết kế đƣờng trạm cần dự tính đến tuyến cáp, dây nối đất chạy qua đƣờng chiều cao của phần có điện dọc theo hai bên đƣờng ngang qua đƣờng phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu chuyên chở thiết bị có kích thƣớc lớn có thể.cấu trúc đƣờng phải cho phép chuyên chở đƣợc thiết bị có trọng lƣợng lớn 196 c Rãnh cáp: trạm trời thƣờng dùng rãnh cáp có nắp đậy trạm lớn thƣờng có nhiều cáp thứ cấp cáp điều khiển nên cần bố trí hầm cáp có lối đi; giá đỡ cáp đặt hai phía Nắp đậy cảu rãnh cáp không đƣợc vƣợt 1m chiều sâu rãnh phụ thuộc vào số cáp Giá đỡ bố trí dọc theo rãnh, miệng hầm cáp mà nhánh rẽ phải để cao mặt đất để rãnh ln khơ có mƣa Để dẫn cáo từ ranh cáp vào vào thiết bị dùng ống dẫn bêtơng, thép nhựa trƣờng hợp chơn trực tiếp xuống đất phía phải lát gạch Các rãnh cáp cần bố trí lối lên xuống; lỗ nƣớc phải đảm bả thoát nƣớc tốt.Các đầu ống dẫn đặt đặt cao so với mặt đất để dễ thoát nƣớc d Cột giá đỡ: cấu trúc cột thép dùng cho máy cắt trời đƣợc thự dƣới dạng cấu trúc phẳng, cấu trúc khung mắt lƣới( hình 8.7) dây dẫn kéo với lực cực đại 10 đến 40 N/mm2 đƣợc quy định cho cấu trúc trụ đỡ góp Cấu trúc cƣờng độ chịu lực cụ thể đƣợc tính tốn theo tiêu chuẩn xây dựng cơng trình điện Các cấu trúc đƣợc bố trí theo kiểu bậc thang để dễ lau chùi sửa chữa trạm từ 500kW trở lên cần có thêm tay vịn để đảm bảo an toàn cho ngƣời Các trụ đỡ máy cắt, máy biến áp đo lƣờng, chống sét, máy biến dịng điện, dao cách ly có dạng phẳng, khung mắt lƣới, đơi làm bê tông đúc sẵn việc lựa chọn cấu trúc cột giá đỡ phụ thuộc vào tiêu kinh tế yêu cầu xây dựng e Rào bảo vệ: khoảng cách rào bảo vệ cho hình 5.8 Các thiết bị đặt thấp, ví dụ nhƣ máy cắt máy biến áp đo lƣờng đặt xà độ cao 600 đến 800 mm so với mặt đất,cần có lƣới rào bảo vệ cao 1800mm chắn cao 1100mm khoảng cách rào bảo vệ phải tuân theo quy định nêu phần trƣớc Các thiết bị đặt cao , có chiều cao nhỏ so với đất 2300mm khơng cần có lƣới chắn f Hàng rào xung quanh ( hình 5.9 ): hàng rào xung quanh trạm ngồi trời khơng đƣợc thấp 1800mm khoảng cách tối thiểu hàng rào phận có điện đƣợc thực theo tiêu chuẩn nêu Nói chung hàng rào xung quanh không đƣợc nối với hệ thống nối đất trạm để tránh nguy hiểm điện áp tiếp xúc khơng có khả ngăn cách nguy hiểm điện áp tiếp xúc khơng có khả ngăn cách tiếp xúc (khoảng cách ≤ 2m) 197 Hàng rào bao quanh trạm vật liệu dẫn điện phải đƣợc nối đất khoảng không 50m cọc nối đất có chiều dài 1m sâu khoảng 0,5m hang rào lƣới bọc nhựa cọc bê tong cần nối đất g Bố trí thiết bị : - Chống sét van : chống sét van đƣợc dùng để hạn chế điện áp khí điện áp nội vùng bảo vệ của chống sét bị hạn chế Với điện áp 123V, chống sét van có khoảng cách bảo vệ khơng q 15m với điện áp 245 đến 525kV không 20m khoảng cách tối thiểu từ khí cụ điện lân cận phải theo hƣớng dẫn riêng nhà chế tạo chống sét van - Tủ điều khiển chỗ tủ rơ le : trạm trời , tủ điều khiển nhánh có vỏ nhựa nhơm,chất dẻo tủ điều khiển dùng chó điều hành chỗ đầu nối cáp điều khiển, đo lƣờng, kiểm tra Kích thƣớc tủ tùy thuộc vào thiết bị cần đặt trạm lớn, tủ điều khiển đƣợc thay tủ rơ le có thiết bị điều khiển, bảo vệ hai hay nhiều mạch cao áp - Thanh góp mối nối : dẫn mối nối cần thiết cho thiết bị dây ống góp thƣờng dây nhơm lõi thép căng hai đầu chuỗi sứ dây trùm đƣợc sử dụng cho điện áp cao, dòng điện lớn dùng dao cách ly trụ ứng suất dây chọn nhỏ tốt ứng suất thay đổi biến thiên độ võng Để thay đổi độ võng ngƣời ta dùng lò xo đặt đầu không vƣợt, đầu chuỗi sứ xà treo sứ Ở điện áp 123kV, dây dẫn có thiết diện tối thiểu 95mm2, điện áp cao hơn, thiết diện dây dẫn không đƣợc nhỏ 300mm2, thƣờng ngƣời ta dùng dây nhơm dây nhơm khơng chịu đƣợc ứng suất cao Dây nhôm đƣợc dùng mối nối thiết bị cáo áp không chịu ứng suất dây dẫn đƣợc chọn theo điều kiện tác dụng nhiệt Các ống dẫn kinh tế dây dẫn dòng điện làm việc 3000A Đƣờng kính thích hợp ống dẫn nhôm từ 100 đến 250mm, bề dày ống từ đến 12 mm Ống dẫn đặt sứ có khoảng vƣợt đến 20m lớn Để tránh mối nối, ngƣời ta hàn ống vơi có chiều dài tới 120m dây nhơm đƣợc đặt trùng ống để dập tắt dao động ống; đơi cịn dùng phƣơng pháp khử dao động khác Cũng nhƣ dây dẫn, ống dẫn đƣợc chọn theo nhiệt 198 Đƣờng kính ống, mm Khoảng vƣợt cực đại khơng có dây cản Dây nhơm, mm2 dịu, m 100 4,5 240 120 5,5 300 160 7,5 500 200 9,5 625 250 12,0 625 - Đầu cuối cao áp : Đầu cuối cao áp chỗ nối dây dẫn vào khí cụ điện chúng mối nối cố định, cần thực cho không vầng quang , đủ độ bền nhiệt có dịng điện làm việc dịng ngắn mạch chạy qua ứng với điện áp làm việc lớn ngồi đầu cuối dẫn điện, cịn có yêu cầu mặt đỡ túy dây dẫn bề mặt học, gắn chúng với sứ cách điện loại mối nối đầu cuối Khi thực mối nối đầu cuối, cần quan tâm yêu cầu điện nhƣ diện tích tiếp xúc, áp lực chỗ tiếp xúc, dòng điện làm việc ngắn mạch chạy qua, nhiệt độ mơi trƣờng, bụi bẩn……còn quan tâm đến độ bền học, dễ thực hiện, dễ kiểm tra… Khi thực mối nối đồng nhôm, ngƣời ta thƣờng chèn chúng miếng lƣỡng kim Cu/Al cần thực cho hai kim loại khác chất đƣợc liên kết cẩn thận để tránh ăn mịn Khi sử dụng ống dẫn nhơm đƣờng kính ≥ 100mm, cần quan tâm đến mối nối đầu cuối giá đỡ , ống có nở dài theo nhiệt độ nên phải có chỗ đỡ cố định trƣợt, cần tính đến dao động ống dẫn dƣới tác động gió 5.5 Một số cấu trúc mẫu TBPP trời Việc bố trí thiết bị phân phối điện ngồi trời phụ thuộc vào vấn đề kinh tế, không gian trạm, yêu cầu độ tin cậy, thuận lợi vận hành, sửa chữa, thay thế… có nhiều cấu trúc thỏa mãn yêu cầu nêu, theo kinh nghiệm thu đƣợc ngƣời ta đƣa cấu hình mạch mẫu nêu rõ phạm vi sử dụng chúng bảng 5.5 199 Bảng 5.5 Các cấu hình trạm ngồi trời thơng dụng Sơ đồ bố trí ≤ 145kV 245kV Sơ đồ đặt thấp ( truyền thống) x x Sơ đồ tuyến x Sơ đồ ngang x Sơ đồ đặt cao x 420kV ≥525kV x Sơ đồ đƣờng chéo x x Sơ đồ 1,5 máy cắt x x x Khoảng cách nhánh cấu hình TBPP định Chiều dài nhịp khoảng 50m kinh tế góp dây dẫn mềm nhiều sợi trạm có dịng điện lớn, dịng điện góp vƣợt q 3000A dùng góp hình ống kinh tế thiết bị có điện áp ≥123 kV, dẫn đƣợc đỡ theo mạch Dây dẫn đƣờng dây khơng nối với trạm thƣờng cịn đƣợc sử dụng làm đƣờng dây tải ba Do vậy, thiết bị cần thiết nhƣ tách tín hiệu, tụ điện đƣợc đặt đƣờng dây Trong TBPP trời , ngƣời ta thƣờng dùng dao cách ly kiểu quay kiểu thẳng đứng chúng làm cho cấu trúc TBPP đơn giản, dễ lắp đặt dao cách ly trụ làm kích thƣớc trạm nhỏ lại đơn giản tiết kiệm đƣợc đến 20% diện tích cần thiết so với dao cách ly hai trụ Mỗi mạch ( khoang) thƣờng gồm máy cắt với dao cách ly, máy biến áp đo lƣờng tủ điều khiển chỗ Nên đặt thiết bị độ cao cho không cần chắn, nghĩa chiều cao tới đầu mép đế sứ nối đất tối thiểu 2300mm khí cụ điện cao áp thƣờng đƣợc lắp đặt trực tiếp giá đỡ.hình 8.13 giới thiệu cách bố trí thiết bị khoang thuộc mạch đƣờng dây không Dƣới lần lƣợt giới thiệu số ví dụ chọn lọc cấu trúc TBPP điện trời 200 5.5.1 Sơ đồ đặt thấp Sơ đồ đặt thấp dạng cấu trúc thông dụng Các dao cách ly góp đƣợc bố trí cạnh nhau, chiều với đƣờng dây Các góp đƣợc đặt Phía dao CL mức thứ 2; mức thứ nhánh nối tới MC Ƣu điểm quan trọng cấu trúc MC MBA thực rẽ nhánh nối đƣờng dây tới dao cách ly đƣờng dây Cấu hình có khoảng cách hẹp khoang, nhƣng tăng chi phí cho cấu trúc cho cấu trúc xà cột dây dẫn có độ cao lớn - Sơ đồ tuyến dùng dẫn ống đƣợc trình bày hình 5.15 sử dụng với góp có dịng điện lớn 3000A cực dao CLTG đặt tuyến với góp, cần xà cao dùng cho đƣờng dây Cách bố trí làm giảm chi phí cho xà, cột sơ đồ trạm rõ ràng Sơ đồ hai góp có TGv đƣợc bố trí tƣơng tự song MC bố trí làm hai dây nên TGv đƣợc bố trí hình chữ U để nối với tất nhánh, diện tích trạm lớn - Sơ đồ ngang : dao CLTG đặt theo hàng vng góc với góp với cách bố trí góp dây mềm ống mạch đƣờng dây ra, vào đƣợc treo đỉnh cố định vào xà Do chiều rộng khoang nhỏ nên cách bố trí làm cho bề rộng trạm lớn 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 Hình 5.16 trạm đóng cắt ngồi trời 123kV, hai góp sơ đồ ngang 202 5.5.2 Các sơ đồ dạng đặc biệt Để tiết kiệm không gian trạm, ngƣời ta dùng MC đẩy kéo đƣợc có dao CL kèm theo, không yêu cầu dao CL riêng Song cấu trúc thích hợp với sơ đồ góp, giá thành lại thấp nhiều Ở trạm phân phối trung tâm có hai máy biến áp , ngƣời ta thƣờng dùng sơ đồ đơn giản có mạch Trên hình 5.17 giới thiệu sơ đồ gồm đƣờng dây đến để cung cấp cho hai máy biến áp, dùng sơ đồ góp có phân đoạn hai dao CL ( dùng MC phân đoạn ) Hình 5.17 trạm trung tâm phụ tải 123 kV (nối hình chữ H) 5.5.3 Sơ đồ đƣờng chéo Các dao CLTG kiểu trụ đƣợc bố trí chéo so với góp Sơ đồ đƣợc sử dụng TBPP 245 420 kV Tùy thuộc vào vị trí góp, ngƣời ta phân biệt hai phƣơng án sau: 1- Sơ đồ góp đƣợc giới thiệu hình 5.18 Ƣu điểm sơ đồ đƣờng dây không làm việc, dao CLTG mở ngƣời đến gắn đƣợc 203 Đối với thiết bị có dịng điện làm việc 3000A dòng điện ngắn mạch lớn, ngƣời ta dùng dẫn hình ống để giảm kích thƣớc trạm Hình 5.18 giới thiệu sơ đồ TBPP điện áp 420kV kiểu đƣờng chéo, ống dẫn Các ống có chiều dài chiều dài khoang đƣợc kẹp sứ đỡ; điểm đỡ cố định giữa, điểm đỡ trƣợt hai đầu ống đoạn góp số khoang đƣợc hàn với với chiều dài khoảng 120m 2- Sơ đồ góp dƣới đƣợc giới thiệu hình 5.19 góp đƣợc đặt dao CLTG, dao CLTG trụ treo vng góc với góp Do địi hỏi xà đỡ góp với trọng lƣợng nhẹ kích thƣớc khoang hẹp Các MC đặt thành hai dãy Bố trí MC thành dãy ( hình 5.19) tiết kiệm đƣợc mặt So với bố trí MC hai dãy, tiết kiệm đƣợc khoảng 20% diện tích Các MC đặt phía nên cần đƣờng vận chuyển vận hành Nên đặt MC phía có nhiều mạch Sơ đồ đặt MC thành dãy đƣợc dùng nhiều tiết kiệm đƣợc diện tích thích hợp có TGv sơ đồ ba góp TGV đƣợc giới thiệu hình 5.20 Hình 5.18 trạm 420kV ngồi trời góp kiểu ống sơ đồ đường chéo, góp 204 Hình 5.19 trạm 242kV ngồi trời có hai góp sơ đồ đường chéo, góp dưới, bố trí hang Hình 5.20 trạm 420kV ngồi trời, dây dẫn dạng ống, ba góp góp đường vịng, sơ đồ đường chéo bố trí hàng 205 5.5.4 Sơ đồ 1,5 máy cắt Cấu hình sơ đồ rƣỡi chủ yếu đƣợc dùng châu âu Đƣợc sử dụng cấp điện áp 110kV Nhƣng chủ yếu cấp điện áp siêu cao Hai góp đƣợc bố trí phía trên, ngồi dùng ống dẫn làm góp để nối khí cụ điện khoảng cách giá đỡ tƣơng đối ngắn MC đƣợc đặt thành ba dây Dao cách ly góp dùng loại trụ quay; dao CL đƣờng dây loại hai trụ đứng ( hình 5.21) Hình 5.21 trạm trời 525kV, sơ đồ 1,5 máy cắt 5.5.5 Thiết bị phân phối điện kiểu hỗn hợp Với cấu trúc mơ đun khí cụ điện dây dẫn có cách điện khí GIS SF6, ngƣời ta xây dựng TBPP trạm biến áp phối hợp hai mơi trƣờng cách điện khơng khí khí SF6 Các trạm đƣợc gọi trạm hỗn hợp trạm lai Có hai cấu hình là: - Thanh góp, dẫn nối CLTG máy biến dịng thiết bị có cách điện khí SF6 ; cấu kiện khác có cách điện khơng khí (hình 5.22) cách bố trí đƣợc sử dụng có yêu cầu giảm diện tích trạm với trạm GIS hai góp 420kV chiếm diện tích khoảng 1/10 so với trạm có cách điện khơng khí thơng thƣờng 206 - Ngƣợc lại với sơ đồ khí cụ điện mạch có cách điện khí SF6 nhƣ MC,BI,CL đƣờng dây Cịn góp CLTG khí cụ điện khác nhƣ chống sét, BU, tách tín hiệu… dùng cách điện khơng khí ( hình 5.23a) dùng đóng cắt GIS trọn cho mạch nên dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh, dễ dàng thay diện tích trạm tiết kiệm đƣợc nhiều hình 5.23 giới thiệu TBPP lại sơ đồ có 1,5 MC Bộ đóng cắt GIS gồm MC,BI,CL hai đầu MC 5.6 Lắp đặt nối MBA với TBPP 5.6.1 Cách lắp đặt máy biến áp Nơi đặt máy biến áp, đặt máy biên áp nhà, cần bố trí thống rộng, dễ vào thời gian vào ngắn, an toàn vận hành, sử chữa Kích thƣớc nơi đặt máy biến áp phải tính đến độ tăng nhiệt độ, độ ồn, nguy hỏa hoạn khả thay thiết bị Khi cần thiết xây dựng buồng đặt máy biến áp để thỏa mãn yêu cầu lắp đặt máy biến áp Máy biến áp dầu phải đặt nơi rộng rãi thỏa mãn yêu cầu xây dựng Nếu may biến áp làm mát tự nhiên đặt nhà, nên có cửa thong gió rộng phía dƣới máy biến áp để tăng cƣờng tỏa nhiệt, làm mát máy biến áp Trƣờng hợp dùng thơng gió tự nhiên khơng đủ cần có biện pháp thơng gió cƣỡng buồng đặt máy biến áp Với máy biến áp có cách điện chất lỏng, dầu, có dung lƣợng lớn 1000 lít cần có gom dầu, nƣớc Các rãnh, hố chứa, khay hứng dầu phải nằm dƣới máy biến áp để bảo vệ chống cháy ô nhiễm Cần xây dựng cho chất lỏng cách điện không đƣợc thấm vào đất Kênh thông hố chứa dầu khay hứng phải có nắp đậy lớp phủ cho chất lỏng cách điện không đƣợc tiếp tục cháy hố chứa, nhƣ bố trí kênh dài thích hợp có lớp sỏi ngăn lửa Rãnh hố chƣa phải đủ lớn để thoát dầu nhanh chứa đƣợc thể tích dầu máy Phải có phƣơng tiện cứu hỏa đặt gần máy biến áp Để giảm nguy cháy lan tràn, ngƣời ta dùng biện pháp nhƣ sử dụng rào khó cháy, phân đoạn cáp dây dẫn thành nhiều ngăn, dùng tƣờng ngăn chịu lửa máy biến áp Tất trạm biến áp phải có đƣờng nƣớc ngồi 207 CÂU HỎI ƠN TẬP CHƢƠNG Các khái niệm thiết bị phân phối điện ? Bảng thông số khoảng cách cho phép nhỏ thiết bị điện Khoảng cách bảo vệ lối thao tác trạm lớn 1kV Khoảng cách bảo vệ lối thao tác trạm nhỏ 1kV Các yêu cầu chung xây dựng thiết bị phân phối Đặc điểm thiết bị phân phối nhà Trình bày kết cấu xây dựng thiết bị phân phối trời 208 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Quang Thạch Phần điện nhà máy điện trạm biến áp-Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2007 Nguyễn Hữu Khái Thiết kế Phần điện nhà máy điện trạm biến áp-Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2007 Trần Bách Lƣới điện hệ thống điện I,II – Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2007 Trần Quang Khánh Hệ thống cung cấp điện tập I, II- Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2006 Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện – Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1998 Trần Quang Khánh Bảo vệ rơ le tự động hóa hệ thống điện – Nhà xuất giáo dục năm 2007 www.webdien.com hiendaihoa.com http://hethongdienbk.net 209 ... :MC - máy cắt điện ; CL - dao cách ly ; KĐK - khóa điều khiển ; N - nút bấm ; NT - nút thử ; BI - máy biến dòng điện ; BU - máy biến điện áp ; Cđ - cuộn dây đóng máy cắt ;Cc - cuộn dây cắt máy. .. 0,01 1 ,2 2) 1,8 3) 2, 23 1 ,2 1.0 K 1,4 đến +55 4) Khả tải Dải nhiệt độ cho phép TS/TS P C5 C5 1,1 1,1 1,5 đến 1,65 1, 42) 1, 42) 1,4 1 ,22 0,01 mΩ/100 Ah - T/TP I5=0 ,2 C5 2, 4 hoặc 223 1) 2, 2 32) 1 ,2 Hệ... thƣờng dùng tổ acqui điện áp 110 – 22 0 V, trạm biến áp nhỏ 24 – 48 V Thƣờng nhà máy điện công suất đến 500MW dùng tổ acqui 22 0V, nhà máy công suất lớn dùng hai tổ acqui 22 0 V, có tổ đƣợc tính