Bài giảng Nhà máy điện và trạm biến áp

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 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 khơng 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 khơng 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 thoát 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 không 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 nhơm 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; 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 u 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……cịn 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 thơng 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 ngồi trời 525kV, sơ đồ 1,5 máy cắt 5.5.5 Thiết bị phân phối điện kiểu hỗn hợp Với cấu trúc mô 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 u 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 ... trạm biến áp tăng áp Điện áp định mức sơ cấp cua máy biến áp U1đm đƣợc chọn điện áp định mức mạng điện tƣơng ứng Điện áp định mức thứ cấp U2đm máy biến áp thƣờng đƣợc chọn 1,05 đến 1,10 điện áp. .. máy biến áp vào vận hành Việc đóng máy biến áp vào vận hành đƣợc tiến hành nhƣ sau: Đầu tiên phải đóng dao cách ly phía đầu vào đầu máy biến áp đóng máy cắt Cắt máy biến áp Cắt máy biến áp trình... 21 trạm biến áp lớn công suất tổng máy phát nhà máy điện HTĐ khoảng đến lần Điện áp U1 đƣợc gọi điện áp sơ cấp, U2 điện áp thứ cấp Nếu U1 > U2 ta có trạm biến hạ áp ngƣợc lại U1 < U2 ta có trạm