Giáo trình Phần điện trong nhà máy thủy điện (Nghề Vận hành thủy điện)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/ MƠ ĐUN PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: vẬN HANH THỦY ĐIỆN ( Áp dụng cho Trình độ Trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ LỜI GIỚI THIỆU Phần điện nhà máy thủy điện nước ta ngày nhà máy thủy điện Việc giẳ dắn vấn đề vận hành nhà máy thủy điện trạm biến áp chúng mang lại lợi ích khơng nhỏ hệ thống kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Muốn giải vấn đề nêu cần có hiểu biết tồn diện, sâu sắc nhà máy điện trạm biến áp mà hệ thống lượng phần đáp ứng nhu cầu bạn đọc, cán giảng dạy thuộc khoa điện – điện tử trường Cao đẳng Lao Cai biên soạn sách dựa kết nghiên cứu, giảng dạy nhiều năm tài lệu xuất Cấu trúc giáo trình bao gồm bài: Bài 1: Tính chọn phần tử sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện Bài 2: Vẽ sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy điện Bài 3: Mạch thứ cấp nhà máy thủy điện Bài 4: Nguồn thao tác nhà máy thủy điện Bài 5: Thiết bị phân phối điện Trong trình biên soạn, nhóm tác giả tham khảo tài liệu giáo trình khác phần cuối giáo trình thống kê Lần đầu biên soạn ban hành, giáo trình chắn cịn khiếm khuyết; mong thầy cô giáo cá nhân, tập thể trường đào tạo nghề sở doanh nghiệp quan tâm đóng góp để giáo trình ngày hồn thiện hơn, đáp ứng mục tiêu đào tạo mơn học nói riêng ngành vận hành thủy điện chuyên ngành kỹ thuật nói chung Lao Cai, tháng năm 2020 Nhóm biên soạn Lại Văn Dũng Chủ biên: Bùi Trung Kiên MỤC LỤC BÀI 1: TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Thanh dẫn, cáp điện lực sứ 1.1 Chức phân loại 1.2 Chọn dẫn cứng 1.3 Chọn dây dẫn mềm 1.4 Chọn cáp điện lực 10 1.5 Chọn sứ đỡ sứ xuyên 11 Máy biến điện áp 11 2.1 Khái niệm, phân loại máy biến điện áp 11 2.2 Các tham số máy biến điện áp 15 2.3 Các điều kiện chọn máy biến điện áp 15 Máy biến dòng điện 16 3.1 Cấu tạo, phân loại máy biến dòng điện 16 3.2 Nguyên lý làm việc, tham số máy biến dòng điện 17 3.3 Cách tính chọn máy biến dịng 18 BÀI 2: VẼ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH VÀ TỰ DÙNG CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 25 Các sơ đồ góp 25 1.1 Sơ đồ nối mạch với góp qua máy cắt 25 1.2 Sơ đồ nối mạch với hai góp 31 1.3.Sơ đồ nối mạch với góp qua nhiều máy cắt 36 1.4 Sơ đồ cầu 36 Sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện ngưng 39 Sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện rút 40 Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện 41 Sơ đồ nối điện trạm biến áp 42 Chọn máy biến áp kháng điện tự dùng 43 6.1 Chọn máy biến áp 43 BÀI 3: LẮP ĐẶT MẠCH THỨ CẤP TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 49 VÀ TRẠM BIẾN ÁP 49 Khái niệm chung, phần tử mạch thứ cấp ký hiệu chúng 49 1.1 Khái niện chung 49 1.2 Các phần tử mạch thứ cấp ký hiệu chúng 49 1.3 Khóa điều khiển 51 Các yêu cầu mạch điều khiển 52 1.1 Sơ đồ phải có tín hiệu vị trí 52 2.2 Sơ đồ ngồi việc đóng cắt tay cịn phải đóng cắt tự động 54 2.3 Sơ đồ có khả kiểm tra thường xuyên mạch điều khiển 54 2.4 Các cuộn dây đóng cắt chịu dòng với thời gian ngắn (một vài phần giây) 55 2.5.Trong mạch điều khiển phải có khóa để tránh tượng đóng cắt nhiều lần MC 55 2.6 Trong sơ đồ ngồi tín hiệu ánh sáng cịn phải có tín hiệu âm báo cố 57 2.7 Mạch điều khiển phải có khí cụ điện bảo vệ riêng cầu chì áp tô mát 58 Tín hiệu 58 3.1 Tín hiệu vị trí 58 3.2 Tín hiệu cố 59 3.3 Tín hiệu báo trước 63 3.4 Tín hiệu huy 63 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt 64 4.1 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển ánh sáng (hình 3.4.1) 64 4.2 Sơ đồ điều khiển tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển âm (hình 3.4.2) 65 Kiểm tra cách điện 68 5.1 Kiểm tra cách điện mạng điện chiều 69 5.2 Kiểm tra cách điện mạng điện xoay chiều 70 BÀI 4: PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 73 Khái niệm chung 73 Nguồn thao tác chiều 73 2.1 Đặc điểm cấu tạo đặc tính ắc quy 73 2.2 Các sơ đồ làm việc ắc quy 75 Lựa chọn ắc quy 77 3.1 Phụ tải điện chiều dung lượng tính toán 77 3.2 Chọn số lượng bình ắc quy 78 3.3 Kiểm tra dòng điện phóng tính tốn ngắn mạch 79 3.4 Chọn máy nạp 79 3.5 Phân phối dòng thao tác chiều 80 Nguồn thao tác xoay chiều 80 BÀI 5: THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 81 Khái niệm 81 Thiết bị phân phối nhà 82 2.1 Thiết bị phân phối lắp ghép 82 2.2 Thiết bị phân phối kiểu trọn 84 Thiết bị phân phối điện trời 85 3.1 Thiết bị phân phối lắp ghép 85 3.2 Thiết bị phân phối trời kiểu trọn 86 Một số cấu trúc thiết bị phân phối điện nhà 86 BÀI 1: TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Thanh dẫn, cáp điện lực sứ 1.1 Chức phân loại Những thiết bị nhà máy thủy điện trạm biến áp (máy phát, máy biến áp…) với khí cụ điện (máy cát điện, dao cách ly, kháng điện …) nối với dẫn, thánh góp, cáp điện lực Thanh dẫn, góp có hai loại chính: dẫn cứng dẫn mềm Thanh dẫn cứng thường làm đồng nhơm, cịn thép dùng có dịng điện 200 -:- 300A Thanh dẫn cứng thường dùng để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy, dùng làm góp điện áp máy phát, góp -:- 10KV trạm biến áp doạn từ TBPP cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng v.v Tùy theo dịng phải tải mà dẫn cứng có cấu tạo khác Khi dịng nhỏ thường dùng dẫn cứng hình chữ nhật Khi dịng lớn dùng dẫn ghép từ hai đến ba dẫn hình chữ nhật đơn pha Còn dòng điện lớn 3000A dùng dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt hiệu ứng gần, đồng thời làm tăng khả làm mát cho chúng Khi dịng điện lớn thì dùng dẫn hình ống Thanh dẫn mềm dùng để làm góp, dẫn cho thiết bị ngồi trời điện áp 35 KV trở lên Nó dây vặn xoắn đồng hay nhôm lõi thép Khi dùng sợi dây khơng đủ tải dịng cần thiết phải dùng chum dây dẫn mềm Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố kẹp chặt òng kim loại thường có dạng vịng trịn Thanh dẫn góp ba pha bố trí nằm ngang, thẳng đứng hay ba pha đỉnh tam giác 1.2 Chọn dẫn cứng Các điều kiện lựa chọn kiểm tra góp Đại lượng chọn kiểm tra Điều kiện Dịng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) ≥ ≥ Khả ổn định động (kg/cm 2) Khả ổn định nhiệt (mm 2) ≥ Trong đó: K1 = góp đặt đứng K1 = 0.95 góp đặt ngang K2 hệ số điều chỉnh nhiệt độ theo môi trường : Ứng suất cho phép vật liệu làm góp đ Với góp nhơm: = 700 / Với góp đồng: = 1400 / : Ứng suất tính tốn, xuất góp tác động lực điện động ngắn mạch ( = / ) (1 – 1) M: Mô men uốn tính tốn = ( ) (1 - 2) Ftt: Lực tính tốn tác động dịng ngắn mạch = 1,76 10 ( ) (1 – 3) l: Khoảng cách sứ pha (cm) a: khoảng cách pha (cm) W: mô men chống uốn loại dẫn (kG.m), công thức tính tốn bảng sau: Ví dụ: u cầu lựa chọn góp đặt tủ phân phối hạ áp trạm biến áp 315KVA – 10/0,4KV Dòng điện lớn qua góp dịng điện định mức MBA 315 đ = = = 455.2 đ √3 đ √3 0,4 Chọn góp đồng tiết diện hình chữ nhật M40 x có Icp = 625 A Cần tính dịng ngắn mạch để kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt Hình 1.1.1 Sỏ đồ nguyên lý TBA sơ đồ thay tín hiệu ngắn mạch hạ áp Tổng trở biến áp quy hạ áp = ∆ đ 10 + % 10 đ đ = đ 4,85 0,4 4,5 0,4 10 + 10 = + 20 Ω 315 315 + + = Tuy nhiên trị số Zc ZAT nhỏ so với tổng trở biến áp nên bỏ qua: ≈ = + 20 Ω Dòng điện ngắn mạch 400 = √3√7 + 20 Trị số dịng ngắn mạch xung kích = 1,8 √2 = 10,9 = 27 Dự định đặt ba góp ba pha cách 15 cm, đặt hai sứ khung tủ cách 70 cm 70 = 1,76 10 27 = 2,22( ) 15 2,22.70 ) = = 15,54( 10 Mô men chống uốn 40 x đặt đứng 40 = 0,106 15,54 ) = = 146,6 ( / 0,106 Với α = tqđ = tc = 0,5s, kết kiểm tra góp bảng sau: = Đại lượng chọn kiểm tra Điều kiện Dịng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) = 1.1.625 > 455,2 = 1400 > Khả ổn định động (kg/cm 2) Khả ổn định nhiệt (mm 2) = 40 = 160 ≥ = 146,6 = 6.109 0,5 = 46 đ Vậy chọn đồng M40x4 hoàn toàn thỏa mãn 1.3 Chọn dây dẫn mềm Các điều kiện lựa chọn kiểm tra góp Đại lượng chọn kiểm tra Điều kiện Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ dòng điện kinh tế = Điều kiện phát nóng lâu dài ≥ Điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch ≤ Điều kiện vầng quang ≥ Trong đó: đ Jkt - Mật độ dịng kinh tế Tên Thanh dẫn góp: Đồng Nhơm Cáp điện lực cách điện giấy tẩm dầu lõi: Nhôm Đồng Mật độ dòng kinh tế A/mm2 với thời gian sử dụng công suất cực đại, 1.000 -:- 3.000 3.000 -:- 5.000 5.000 -:- 8.760 2,5 1,3 2,1 1,1 1,8 1,0 3,0 1,6 2,5 1,4 2,0 1,2 Icpbt - dòng điện cho phép ứng với tiết diện dây dẫn chọn (nhà chế tạo cho trước) Icb – dòng điện phát nóng cưỡng ϴ2 – nhiệt độ cuối ngắn mạch ϴcpnm - nhiệt độ cho phép ngắn mạch Uvq – điện áp tới hạn phát sinh hồ quang = 84 ln ( ) r – bán kính ngồi dây dẫn (cm) a – Khoảng cách trục dây dẫn (cm) m – hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn Đố với sợi dẫn để lâu khơng khí m = 0,93 -:- 0,98 dây nhiều sợi xoắn m = 0,83 -:- 0,87 1.4 Chọn cáp điện lực 1.4.1 Các phương pháp lựa chọn tiết diện cáp điện lực * Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế: Phương pháp dùng cho lưới điện có điện áp U ≥ 110KV, lưới khơng có thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào vấn đề điện áp không cấp bách, chọn dây theo Jkt có lợi kinh tế nghĩa chi phí tính tốn năm thấp Lưới trung áp thị xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn chọn theo phương pháp * Chọn tiết diện theo tổn thất điện áp cho phép ΔUcp: Lưới trung áp nông thôn, hạ áp nông thôn, đường dây tải điện đến trạm bơm nông nghiệp, khoảng cách tải điện xa, tổn thất điện áp lớn, tiêu chất lượng điện dễ bị vi phạm nên tiết diện dây dẫn thường chọn theo phương pháp * Lựa chọn tiết diện theo phương pháp phát nóng cho phép Icp: Phương pháp dùng cho tiết diện dây dẫn cáp cho lưới hạ áp đô thị, hạ áp công nghiệp chiếu sáng sinh hoạt Lưới điện Jkt Cao áp Mọi đối tượng Trung áp Đô thị, công nghiệp ΔUcp Icp Nông thôn Hạ áp Nông thôn Đô thị, công nghiệp Tiết diện dù chọ theo phương pháp phải kiểm tra lại theo tiêu chuẩn sau đây: ∆ ≤ ∆ ∆ ≤ ∆ ≤ Trong đó: ΔUbt: - tổn thất điện áp đường dây trường hợp làm việc bình thường ΔUbtcp: - tổn thất điện áp cho phép đường dây làm việc bình thường ΔUsc: - tổn thất điện áp tuyến đường dây xảy cố nguy hiểm BÀI 4: PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Khái niệm chung Điện chiều nhà máy thủy điện trạm biến áp dạng nguồn tự dùng cung cấp lượng cho nguồn điều khiển, tự động hóa, bảo vệ rơ le, nguồn thao tác đóng cắt, thắp sáng cố Yêu cầu nguồn chiều phải cung cấp đầy đủ, an toàn cho phụ tải chiều + Phụ tải thường xuyên: tín hiệu, kiểm tra, khống chế bảo vệ rơ le + Phụ tải cố: Chiếu sáng cố, động điện chiều + Phụ tải cố ngắn hạn: Bơm dầu dự phịng + Phụ tải ngắn hạn: Dịng đóng máy cắt (MC), mạch chỉnh lưu (DCL) Nguồn chiều nhà máy thủy điện trạm biến áp thường sử dụng ắc quy a xít, máy phát điện chiều, chỉnh lưu Trong nguồn ắc quy sử dụng phổ biến Ắc quy nguồn thao tác tin cậy làm việc chúng không phụ thuộc vào điều kiện bên đảm bảo cho thiết bị thứ cấp làm việc tốt điện toàn lưới điện nhà máy trạm Một ưu điểm không nhỏ nguồn ắc quy khả cho phép tải ngắn hạn lớn, điều đặc biệt cần thiết đóng máy cắt lớn có nhảy vọt dịng điện Nguồn thao tác chiều 2.1 Đặc điểm cấu tạo đặc tính ắc quy 2.1.1.Đặc điểm cấu tạo Về đặc điểm cấu tạo ắc quy a xít gồm ba phận bình điện phân, điện cực dung dịch điện phân Hình: 4.1 Cấu tạo bình ắc quy - Bình điện phân làm thủy tinh, nhựa hóa học gỗ xử lí hóa học - Các cực điện phân: Cực dương xít chì (PbO2), cực âm chì xốp (Pb) - Dung dịch điện phân a xít Sunfuaric (H2SO4) 2.1.2.Đặc tính ắcquy Sức điện động ắc quy phụ thuộc vào tỷ trọng dung dịch điện phân = 0,84 + (4 – 1) Trong đó: E: Sức điện động ắc quy γ: Tỷ trọng dung dịch γ = 1,21 -:- 1,25 kg/cm (Nếu γ lớn làm tăng q trình sunphat hóa cực ắc quy) Đặc tính phóng điện ắc quy đặc tính biến đổi điện áp cực phóng điện: = − Trong đó: UP : điện áp phóng thời điểm τ E: sức điện động ắc quy thời điểm phóng IP: dịng điện phóng Rτ: nội trở ắc quy thời điểm phóng Dịng điện phóng lớn đặc tính phóng dốc ổn định Dịng điện phóng ổn định thường chế đọ phóng Hình 4.2 Đặc tính phóng ắc quy 2.2.3 Các tham số ắc quy - Dung lượng lượng mà ắc quy cung cấp phóng điện đo A.h, phụ thuộc vào thời gian phóng dịng điện phóng = - Dung lượng định mức ắc quy dung lượng tương ứng với chế độ phóng định (chế độ định mức) thường chế độ phóng - Điện áp định mức điện áp nhỏ cho phép phóng điện cực ắc quy phóng chế độ phóng (UPđm = 2V) Đối với ắc quy a xít 2V, ắc quy kiềm 1,25V - Dịng điện phóng IP: Với chế độ phóng khác giá trị IP khác + Chế độ làm việc lâu dài (τ = 1h): IP không vượt 5IP(10h) + Chế độ làm việc ngắn hạn (τ = giây): IP không vượt 12IP(10h) 2.2 Các sơ đồ làm việc ắc quy Mỗi bình ắc quy có điện áp nhỏ, để sử dụng người ta nối tiếp nhiều bình lại với tạo thành tổ ắc quy, tùy theo điện áp cần thiết mà số lượng ắc quy mắc vào nhiều hay Trong nhà máy thủy điện trạm biến áp lớn người ta dùng tổ ắc quy có điện áp 110 -:- 220V, trạm biến áp nhỏ dùng nguồn chiều 24 -:- 48V Thông thường nhà máy thủy điện trạm biến áp có cơng suất đến 50MW dùng tổ ắc quy 220V, nhà máy thủy điện trạm biến áp lớn người ta dùng hai tổ ắc quy 22V Tùy theo nhà máy người ta thực sơ đồ làm việc khác tổ ắc quy: Trong nhà máy kiểu cũ người ta dùng sơ đồ phóng nạp, người ta hay dùng sơ đồ phụ nạp thường xuyên 2.2.1 Sơ đồ nối ắc quy theo chế độ phóng nạp Là chế độ mà ắc quy làm việc chế độ phóng đến điện áp giảm tối thiểu chuyển sang chế độ nạp, lúc thiết bị nạp vừa nạp cho ắc quy vừa cấp cho phụ tải Hình 4.3 Sơ đồ nối ắc quy theo chế độ phóng nạp CD1 – Cầu dao chuyển mạch A – áp tô mát chiều Fn – máy phát nạp T1, T2 – tay gạt chổi than phóng nạp - Trong chế độ phóng điện cầu dao CD1 vị trí 1, áp tơ mát A mở, cầu dao CD2 vị trí đóng, tay gạt phóng T1 ban đầu vị trí n0 sau tự chuyển dần phía bên phải để trì điện áp khơng đổi góp phụ tải - Kết thúc q trình phóng điện T1 vị trí cuối Điện áp đặt lên ắc quy cuối q trình phóng từ 1,75 đến 1,8V - Trong chế độ nạp điện áp máy phát nạp Fn khởi động điều chỉnh điện áp đầu cực lớn góp phụ tải 20% - Cầu dao CD1 chuyển sang vị trí 2, tay gạt tận phía bên phải có số bình lớn nhât, sau đóng áp tơ mát A để phát điện vừa nạp điện vừa cung cấp cho góp phụ tải Để trì điện áp góp gạt T1 tự động dịch chuyển dần sang phía bên phải điện áp đầu cực máy phát điều chỉnh tăng dần kết thúc trình nạp, tay gạt T2 phía tận với số lượng bình lớn Điện áp đặt lên ắc quy cuối trình nạp từ 2,6 đến 2,7V - Khi làm việc theo sơ đồ này, tổ ắc quy phải đảm nhận toàn phụ tải cách lâu dài Máy phát nạp đóng vào làm việc thời kỳ nạp điện cho ắc quy sau chúng phóng điện đến mức giới hạn cho phép - Công suất máy phát nạp phải đủ lớn để vừa nạp cho ắc quy vừa cấp cho phụ tải - Nhược điểm sơ đồ phóng điện sâu thường xuyên ắc quy làm hao mòn nhanh vật liệu tác dụng cực vận hành phức tạp 2.2.2 Sơ đồ nối ắc quy theo phương pháp phụ nạp thường xuyên Fn máy phát phụ nạp, Ff máy phát phụ nạp thường xuyên, A1 A2 áp tô mát chiều, CLĐ hệ thống chỉnh lưu (có thể dùng thay Ff) Hình 4.4 Sơ đồ nối ắc quy theo phương pháp phụ nạp thường xuyên - Chế độ làm việc bình thường cầu dao CD1, CD3 vị trí 1, áp tơ mát A3 đóng - Máy phát Ff làm việc thường xuyên vừa cung cấp cho phụ tải góp vừa phụ nạp thường xuyên cho ắc quy - Ở chế độ ắc quy khơng làm việc với chế độ phóng thực chế độ phóng có phụ tải nhảy vọt góp - Máy phát nạp Fn phụ nạp Ff làm việc thay cắt Ff đóng Fn - Trường hợp máy phát hỏng sơ đồ làm việc theo chế độ phóng nạp - Các tay gạt T1, T2 thay đổi vị trí để cắt bớt hay thêm bình ắc quy nhằm giữ điện áp góp khơng đổi trình vận hành phù hợp với chế độ làm việc - Đặc điểm sơ đồ tổ ắc quy nạp đầy tính dự trữ cao, tính linh hoạt vận hành cao công tác vận hành dễ dàng - Tuy nhiên điều kiện vận hành phải định kỳ phóng cho ắc quy để đảm bảo chế độ làm việc cho chúng - Nhược điểm sơ đồ số ắc quy điều chỉnh không phụ nạp thường xuyên - Trong thực tế người ta thường dùng phổ biến hệ thống chỉnh lưu có điều khiển để cung cấp cho phụ tải, chế độ làm việc làm việc thay cho Ff (máy phát phụ nạp thường xuyên) Lựa chọn ắc quy 3.1 Phụ tải điện chiều dung lượng tính tốn 3.1.1 Phụ tải điện chiều Phụ tải thường xuyên (ITX): bao gòm đèn tín hiệu, đèn kiểm tra bảng … phần khí cụ bảo vệ rơ le tự động hóa Phụ tải cố (ISC): dịng cố kéo dài thời gian cố bao gồm bóng đè báo cố động điện chiều dự phòng Phụ tải cố ngắn hạn (I’SC): dòng cố kéo dài khoảng thời gian cố số hộ tiêu thụ (bơm dầu dự phòng thiết bị) Phụ tải ngắn hạn (IMC): dòng điện cắt máy cắt 3.1.2 Dung lượng phóng ắc quy dịng điện phóng tính tốn Dung lượng tính tốn xác định theo tổng dòng phụ tải hệ thống điện chiều trừ phụ tải ngắn hạn (IMC) = ( Ở + + ) thời gian cố phụ thuộc vào nhà máy thủy điện trạm biến áp + Nhà máy thủy điện trạm biến áp làm việc hệ thống + Nhà máy thủy điện trạm biến áp làm việc đọc lập = = Dịng điện phóng tính tốn xac định theo chế độ ngắn hạn: ắ = + + + IMC dòng điện tổng để đóng tất loại máy cắt = ∑ đ cuộn đóng máy cắt 3.2 Chọn số lượng bình ắc quy 3.2.1 Chọn số lượng bình ắc quy Số lượng bình ắc quy lựa chọn theo điện áp hệ thống góp điện áp nạp loại ắc quy sử dụng: = Ne – Số lượng bình ắc quy UTG – Điện áp góp tổ bình ắc quy, UTG = 1,05 UTG đm (với UTGđm = 110, 220V) Un – Điện áp ắc quy chế độ nạp Un = 2,15V 3.2.2 Chọn số bình ắc quy phụ Được xác định tối đa bình ắc quy điều kiện kiện điện áp phóng điện tối thiểu so với số bình ắc quy 1 = − UPmin – Điện áp phóng tối thiểu ắc quy UPmin = 1,75V 3.3 Kiểm tra dịng điện phóng tính tốn ngắn mạch Dịng điện phóng tính tốn ngắn mạch khơng lớn dịng điện phóng cho phép chế độ ngắn hạn ắc quy ắ ≤ ắ CP Ở ắ CP dòng điện phóng ngắn hạn cho phép ắc quy xác định theo chế độ làm việc ngắn hạn (τ ≥ giây) ắ CP = 2.5Ip (τ = giờ) Do điều kiện kiểm tra trực tiếp ắ CP = 2.5Ip (τ = giờ) 3.4 Chọn máy nạp Để nạp phụ nạp cho bình ắc quy dùng tổ động – máy phát điện chiều, chỉnh lưu bán dẫn Đối với tổ ắc quy làm việc theo chế độ nạp thường xuyên người ta đặt thêm máy phụ nạp máy nạp định kỳ (máy nạp) Công thức máy phat phụ nạp tính theo cơng thức: > + Với If - dòng điện phụ nạp cho ắc quy (A) Đối với ắc quy axit dòng phụ nạp If cần đáp ứng điều kiện: Trong đó: ≥ , đ = 0,03 Qđm dung lượng định mức ắc quy N – số hiệu N ắc quy tính đến giảm dung lượng sau thời gian vận hành tính biểu thức: ≥ 1,1 Ở đây: 1,1 - hệ số kể đến sụt giảm lượng ắc quy QN = - dung lượng ắc quy CK – 1(khi phóng 18,5A.h, hai 22A.h) Khi có kể đến trình phóng điện ngắn hạn chu kỳ nạp người ta lấy: = 0,15 Cơng suất máy nạp xác định sau: ≥ + Un max - điện áp lớn máy phát nạp cho ắc quy In - dòng điện nạp Ipt - dòng phụ tải thời gian nạp Quá trình nạp ắc quy axit gồm hai giai đoạn, giai đoạn đầu τ1 (kể từ bắt đầu lúc có khí bốc lên) dòng điện nạp In1, lớn dòng điện In2 giai đoạn thứ hai τ2 (từ khí bốc lên đến giai đoạn nạp xong (chúng lien hệ với theo biểu thức: Q − 0,85I τ I = 0,85τ Qttn - dung lượng nạp tính tốn Q = η Q η hiệu suất điện lượng ắc quy, khoảng 85 -:- 90% Vậy dòng điện định mức máy phát nạp cần thỏa mãn điều kiện đ ≥ + Cuối nói thêm nhà máy thủy điện để nạp điện cho tổ ắc quy người ta dùng máy kích từ dự phòng 3.5 Phân phối dòng thao tác chiều Trong nhà máy thủy điện trạm biến áp dòng thao tác chiều phân phối theo cụm thiết bị Các bảng điện chiều đặt gần nhà chứa ắc quy, mối tổ ắc quy, máy nạp, phụ nạp có tủ riêng Trên tủ có dụng cụ đo lường kiểm tra điều khiển dịng chiều, góp để nối nguồn cung cấp cho phần tử lưới điện chiều Vì lưới điện chiều có nhiều nhánh phức tạp, nên để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện người ta phân chúng thành lưới nhỏ độc lập, có bảo vệ riêng cầu chì áp tơ mát Việc phân chia thành lưới nhỏ dựa nguyên tắc chức làm việc: khí cụ điều khiển, bảo vệ, tự động hóa, tín hiệu … Phương pháp khác để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho thiết bị thứ cấp phân đoạn góp bảng điện chiều, cung cấp cho phần tử lưới từ hai phía, dùng hai cáp để cung cấp cho phần, tách riêng tổ ắc quy để cung cấp cho cuộn dây đóng máy cắt phân đoạn lưới cung cấp máy cắt loại thiết bị phân phối điện cao áp Nguồn thao tác xoay chiều Nguồn thao tác chiều có độ tin cậy cao, nhược điểm giá thành cao không giá thành ắc quy mà lưới phân phối chiều phân nhánh lớn phức tạp Để vận hành nguồn chiều cần có cơng nhân vận hành tay nghề cao Do dùng nguồn thao tác chiều khơng có lợi trang bị nhỏ điện áp thấp Trong trường hợp ta dùng nguồn thao tác xoay chiều Nguồn cung cấp dòng thao tác xoay chiều máy biến áp tự dùng, máy biến dòng điện máy biến điện áp Chúng cung cấp trực tiếp cho thiết bị thứ cấp qua khâu trung gian chỉnh lưu, nguồn cung cấp, thiết bị tích điện Khác với dịng thao tác chiều dòng thao tác xoay chiều phân bố rải rác, nên sử dụng chúng không cần có lưới điện phân phối phức tạp đắt tiền Song việc cung cấp cho thiết bị thứ cấp lại phụ thuộc vào lưới điện cần sử dụng dụng cụ khí cụ đặc biệt có hệ thống tiếp xúc lớn, nhiều trường hợp công suất nguông không đủ cung cấp cho thiết bị thứ cấp làm việc (khi dùng máy biến áp đo lường) Do nguồn thao tác xoay chiều bị hạn chế, chúng dùng trang bị điện áp đến 110KV, đặc biệt trạm máy cắt cao áp phía trước CÂU HỎI ÔN TÂP Câu 1: Nêu khái niệm chung phần điện nhà máy thủy điện trạm biến áp ? Câu 2: Nêu đặc tính ắc quy a xít ? Câu 3: Nêu tham số ắc quy ? Câu 4: Vẽ nêu nguyên lý hoạt động sơ đồ nối ắc quy theo chế độ phóng nạp? Câu 5: Vẽ nêu nguyên lý hoạt động sơ đồ nối ắc quy theo phương pháp phụ nạp thường xuyên ? Câu 6: Nêu cách tính dung lượng phóng ắc quy dịng điện phóng tính tốn? Câu 7: Nêu cách tính chọn máy nạp cho ắc quy ? BÀI 5: THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN Khái niệm Thiết bị phân phối điện (TBPP) là cơng trình dùng để thu nhận phân phối điện Nó gồm khí cụ điện thao tác, dây dẫn nột số thiết bị phụ TBPP phân loại sau: * TBPP nhà (kín) Trong TBPP tất khí cụ điện đặt nhà cà chia làm hai loại: lắp ghép trọn Khi xây dựng loại lắp ghép người ta đưa khí cụ điện đến nới thi công nhà máy điện hay trạm biến áp lắp ghép lại thành mạch TBPP Đối với loại trọn khí cụ điện mạch (máy cắt, dao cách ly …) lắp sẵn thành tủ, xây dựng cần lắp ghép tủ lại với * TBPP trời (hở) Trong TBPP tất khí cụ điện đặt ngồi trời, chia làm hai loại: lắp ghép trọn Ưu điểm TBPP nhà khí cụ điện bảo vệ chống mưa nắng tác động khác mối trường (bụi, ẩm, ăn mòn axit …) Nhưng vốn đầu tư xây dựng cao nên thường xây dựng với cấp điện áp ≤ 20KV Ở vùng ven biển hay gần nhà máy hóa chất TBPP cấp điện áp 35 hay 110KV xây dựng nhà Các TBPP ngồi trời khí cụ điện phải chịu tác động thời tiết môi trường Bù lại xây dựng nhanh, giá thành rẻ TBPP trời thường xây dựng với cấp điện áp ≥ 35KV Tuy nhiên thiết bị khơng quan trọng vùng nơng thơn xây dựng TBPP trời với cấp điện áp đến 15KV Thiết bị phân phối nhà 2.1 Thiết bị phân phối lắp ghép Trong TBPP lắp ghép, phần lớn khí cụ điện đặt buồng hở, dẫn góp pha khác thường có ngăn Khi xây dựng TBPP lắp ghép phần lớn khí cụ điện ghép lại với nơi xây dựng a) Quy trình xây dựng TBPP nhà kiểu lắp ghép * Buồng đặt thiết bị: Trong TBPP nhà khí cụ mạch đặt buồng kín, buồng hở hay buồng chống nổ * Thanh góp dao cách ly góp - Đây thiết bị quan trọng TBPP Thanh góp đặt phần cao TBPP, bap đặt nằm ngang, nằm nghiêng, thẳng đứng hay 03 đỉnh tam giác Trong phương pháp đặt nằm ngang sử dụng rộng rãi - Dao cách ly góp đặt góp, góp dao cách ly góp thường có ngăn vật liệu chịu hồ quang Thường lưỡi dao cách ly đặt phía hành lang điều khiển để dễ quan sát * Đặt máy cắt điện - Phương pháp đặt máy cắt phụ thuộc chủ yếu loại máy cắt lượng dầu Những máy cắt nhiều dầu thường đặt buồng chống nổ - Những máy cắt đặt tầng hai thường có hố thu dầu bê tông chúng để dầu không bị vương vãi chảy từ máy cắt - Máy cắt dầu đặt tường hay cấu kiện thép đặt sàn nhà * Bộ truyền động máy cắt Bộ truyền động thường đặt tường vững ngăn cách với máy cắt để đảm bảo an toàn cho nhân viên thao tác máy cắt sửa chữa truyền động chúng Bộ truyền động phải đặt phía hành lang điều khiển * Bộ truyền động dao cách ly Để đóng cắt dao cách ly thường dùng truyền động tay, chúng đặt tầng hay khác tầng với dao cách ly - Đặt truyền động dao cách ly tầng khác điều khiển tầng vận hành an toàn thuận tiện cho người thao tác thao tác nhầm dao cách ly hồ quang phát sinh cung khơng gây nguy hiểm cho người Tuy nhên đặt làm cho TBPP phức tạp đắt tiền phải dùng cấu truyền động phức tạp - Đặt truyền động dao cách ly tầng với dao ly truyền động phải đặt phía bên trái buồng để thao tác nhân viên thao tác đứng đối diện với dao cách ly * Đặt kháng điện Trong TBPP nhà thường dùng kháng điện bê tơng Chúng đặt buồng kín hay hở thường tầng thứ Kháng điện đặt chồng, đặt kề hay đặt nằm ngang Xung quang kháng điện có từ trường lớn nên khơng đặt gần cấu trúc thép bê tông cốt thép * Đặt biến dòng biến điện áp - Trong TBPP nhà thường dùng biến dòng kiểu xuyên đặt buồng với máy cắt Biến dòng kiểu xuyên thường lợi dụng để làm sứ xuyên qua tường hay vách ngăn - Một số biến dịng kiểu đỡ 35KV có dầu thể tích dầu nhỏ nên đặt chúng buồng máy cắt hay đặt cấu trúc thép phía hành lang phục vụ - Biến điện áp thường đặt buồng có lưới che * Đặt cáp lực cáp điều khiển Cáp điện lực từ TBPP chui ra ống gốm, nhựa, thép …hay qua hào cáp Khi số lượng cáp nhiều phải xây dựng hầm cáp có thơng gió tự nhiên hay cưỡng Cáp điều khiển đặt hào cáp hay treo bên cạnh tường * Hành lang hay cửa vào Trong TBPP nhà có ba loại hành lang: Hành lang điều khiển, hành lang phòng nổ, hành lang phục vụ Ngoài để vận hành thuận tiện an tồn cho người, TBPP cần có cửa vào Trong TBPP có nhiều tầng cửa phụ tầng hai trở lên phải mở ban cơng có thang gác * Phần xây dựng Kết cấu phần xây dựng tào nhà phụ thuộc vào kiểu máy cắt dùng cho TBPP b) Thiết bị phân phối điện áp (3 – 6)KV TBPP (3-6) KV thường dùng sơ đồ hệ thống góp khơng có kháng điện, thiết bị công suất nhỏ xây dựng nhà tầng Buồng chia làm ba ngăn: ngăn để dao cách ly góp, ngăn để máy cắt, ngăn để dao cách ly đường dây Thanh góp đặt ngồi buồng phía Ngày người ta sản xuất sẵn buồng tiêu chuẩn, xây dựng TBPP cần ghép nối buồng theo đùng sơ đồ đấu dây TBPP hai hệ thống góp có kháng điện xây dựng nhà tầng hay hai tầng: tầng đặt góp dao cách ly góp, tầng đặt máy cắt dao cách ly đường dây, hai góp có tường ngăn cách c) Thiết bị phân phối điện áp 35KV 110KV TBPP nhà điện áp 35KV thường có hai hệ thống góp khơng phân đoạn thường khơng có góp đường vịng TBPP 35KV có hai hệ thống góp xây dựng nhà hai tầng: góp dao cách ly đặt tầng trên, máy cắt dao cách ly đường dây đặt tầng Trong TBPP góp thường đặt ba đỉnh tam giác vng TBPP 110KV thường có hai hệ thống góp xây dựng nhà thường khơng có góp đường vịng Trong TBPP nhà 110KV thường dùng dao cách ly cột đặt sàn tầng hai 2.2 Thiết bị phân phối kiểu trọn Khác với TBPP lắp ghép TBPP kiểu trọn tồn khí cụ điện sơ cấp thứ cấp mạch lắp sẵn tủ gọi tủ trọn Khi xây dựng TBPP cần lắp ghép tủ với theo sơ đồ nối điện, xây dựng nhanh chóng Tủ trọn có vỏ kim loại cho kín tồn khí cụ góp bên trong, tránh bụi an toàn cho người vận hành a) Bảng phân phối Bảng phân phối loại TBPP trọn đơn giản dùng cho điện áp ≤ 1000V Có hai cách đặt bản: Đặt cách tường (tự do), đặt sát tường b) Thiết bị phân phối cỡ nhỏ - máy cắt di động Trong TBPP cỡ nhỏ máy cát đặt bệ có bánh xe nhờ sửa chữa kéo máy cắt khỏi tủ Trong TBPP kiểu trọn người ta hay dùng dao ly kiểu cắm Khi kéo đẩy vào với máy cắt dao cách ly kiểu cắm cắt hay đóng lại c) Thiết bị phân phối trọn lớn – máy cắt cố định TBPP loại dùng cho nhà máy điện trạm biến áp có điện áp U ≤ 35KV, góp có dòng định mức 3000 -:- 5000A cao hơn, máy cắt có cơng suất cắt đến 1000 -:- 2500MVA (chủ yếu máy cắt khơng khí cắt dầu) Kích thước trọng lượng máy cắt loại lớn nên đặt tủ có bánh xe di động Trong tủ trọn loại người ta thường dùng dao cách ly thông thường Thiết bị phân phối điện trời 3.1 Thiết bị phân phối lắp ghép Khi xây dựng TBPP trời kiểu lắp ghép người ta ghép khí cụ cơng trường Đặc điểm TBPP lắp ghép ngồi trời khơng có ngăn mạch với phần mang điện mạch a) Một số quy trình xây dựng * Dây dẫn sứ cách điện Trong TBPP lắp ghép ngồi trời góp dây nối dẫn cứng hay mềm Dây mềm treo giá đỡ nhờ chuỗi sứ treo, cịn dây dẫn cứng đặt giá đỡ nhờ sứ đỡ Để giảm độ võng dây dẫn mềm, khoảng cách (nhịp) hai sứ gần không 30 – 50m Đối với dẫn cứng chiều dài nhịp định điều kiện ổn định động cà với điện áp ≤ 110KV chiều dài nhịp ≤ 8m * Giá đỡ Giá đỡ TBPP trời làm gỗ, thép hay bê tơng cốt thép, độ sâu móng xác định điều kiện địa chất khoảng - 3m Móng máy cát xây nhơ lên cách mặt đất khoảng 10cm, có hai thép chữ I gắn chặt trụ móng Móng máy biến áp khơng nhơ lên có hai đường ray đẩy máy biến áp đến nơi sửa chữa Để cho dầu khơng bị tung tóe, phía máy cắt dầu máy biến áp phải có lớp đá răm dày 25cm rộng đáy máy * Máy cát dầu, máy cắt khơng khí dao cách ly Các khí cụ cungd với máy biến điện áp máy biến dòng đặt giá đỡ riêng, Giá đỡ phải có độ cao đảm bảo an toàn cho người qua lại dây dẫn bảo đảm khí cụ nối với cách thuận tiện Tay cầm dao truyền động cách ly đặt độ cao khoảng 1,5m so với mặt đất * Chống sét van, dây chống sét cột chống sét Chống sét van đặt dao cách ly Dây chống sét bảo vệ sét đánh vào đường dây nối vào cột đầu TBPP Cột chống sét bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào TBPP, thép tròn đặt thẳng đứng cột TBPP * Cáp điện lực cáp khiểm tra Được đặt hầm hay hào có nắp đậy vật liệu khơng cháy * Bố trí phần tử TBPP ngồi trời Được bố trí thành mạch Bề rộng mạch (bước) điện áp định Bước TBPP trời 35KV – 6m, 110KV - 9m, 220KV 14 -15m, 500KV 28m * Chuyên chở thiết bị Để chuyên chở mát cắt, dao cách ly, biến điện áp biến dòng, chống sét biến áp nhỏ lắp ráp, thay thế, sửa chữa TBPP phải có đường tô Để chuyên trở máy biến áp lực lớn phải có đường ray * Hàng rào Trong TBPP ngồi trời người ta rào thiết bị đặt thấp mức quy định Chiều cao hang rào khơng thấp 1,7m Ngồi cịn có hàng rào toàn TBPP với chiều cao khoảng 2,5m b) Thiết bị phân phối trời kiểu lắp ghép TBPP chia làm hai loại: thấp, cao Trong TBPP thấp tồn khí cụ đặt mặt phẳng nằm ngang giá đỡ riêng tương đối thấp, góp dây mềm hay ống cứng giữ giá tương đối thấp Trong TBPP cao khí cụ đặt số mặt phẳng nằm ngang, dao cách ly góp đặt phía máy cắt góp đặt phía dao ly góp Do để đặt khí cụ góp phải xây dựng giá đỡ tương đối cao phức tạp 3.2 Thiết bị phân phối trời kiểu trọn TBPP ngồi trời trọn dùng cho điện áp Ưu điểm so với thiết bị lắp ghép chắn, bảo vệ cách điện khỏi bụi So với TBPP trời lắp ghép thiết bị trọn chiếm diện tích xây dựng xây dựng nhanh chóng Một số cấu trúc thiết bị phân phối điện nhà (Giáo viên giới thiệu vẽ A0) CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Nêu khái niệm thiết bị phân phối điện? Câu 2: Trình bày quy trình xây dựng TBPP nhà kiểu lắp ghép ? Câu 3: Trình bày thiết bị phân phối lắp ghép nhà ? Câu 4: Trình bày thiết bị phân phối điện áp (3 – 6)KV nhà ? Câu 5: Trình bày thiết bị phân phối điện áp (35 – 110)KV nhà ? Câu 6: Trình bày thiết bị phân phối kiểu trọn nhà ? Câu 7: Trình bày quy trình xây dựng TBPP ngồi trời kiểu lắp ghép ? ... trúc giáo trình bao gồm bài: Bài 1: Tính chọn phần tử sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện Bài 2: Vẽ sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy điện Bài 3: Mạch thứ cấp nhà máy thủy điện Bài 4: Nguồn thao tác nhà. .. cắt làm điện toàn 2 Sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện ngưng Sơ đồ nối điện nhà máy nhiệt điện rút Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện Sơ đồ nối điện trạm biến áp Chọn máy biến áp kháng điện tự...LỜI GIỚI THIỆU Phần điện nhà máy thủy điện nước ta ngày nhà máy thủy điện Việc giẳ dắn vấn đề vận hành nhà máy thủy điện trạm biến áp chúng mang lại lợi ích khơng