BÀI 2 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
2.5. ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
2.5.1. Khái niệm chung:
Để sản xuất điện năng các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng để các cơ cấu tự dùng đảm bảo cho máy phát điện có thể làm việc được. Trong nhà máy thủy điện, điện năng tiêu thụ để phục vụ cung cấp nước, làm mát máy phát, máy biến áp, thơng thống nhà máy, thắp sáng v. v.. Điện tự dùng trong nhà máy thủy điện chiếm khoảng một vài phần trăm so với tổng điện năng sản xuất của nhà máy. Để truyền động các máy công tác trong nhà máy điện người ta sử dụng chủ yếu các động cơ điện. Máy biến áp giảm áp dùng để cung cấp nguồn điện cho hệ thống tự dùng. Khác với xí nghiệp cơng nghiệp ở đây để cung cấp cho hệ thống điều khiển, thắp sáng nhà máy trong điều kiện sự cố người ta dùng các nguồn năng lượng độc lập như các bộ ác quy, máy phát điezel dự trữ. Nhà máy điện chỉ có thể làm việc bình thường trong điều kiện hệ thống tự dùng làm việc tin cậy Như vậy yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện tự dùng là độ tin cậy cao, nhưng yêu cầu về kinh tế cũng không kém phần quan trọng.
2.5.2. Hệ thống tự dùng của nhà máy thủy điện
1. Máy công tác và thiết bị phụ phục vụ cho khởi động, làm việc và dừng máy phát như bơm dầu hệ thống điều chỉnh tuabin, bôi trơn máy phát, bơm tiếp
nước, van của hệ thống cấp nước, hệ thống quạt gió làm lạnh máy biến áp tăng áp V.V..
2. Máy công tác và thiết bị phụ không liên quan trực tiếp đến máy phát thủy điện nhưng cần thiết cho làm việc của nhà máy như máy nén của thiết bị bơm
dầu, bơm tiêu nước, bơm cứu hỏa, cần trục để láp rắp và sửa chữa máy phát, thiết bị nâng cửa van đập nước, quạt gió, máy nén khí của máy cắt, thiết bị nạp điện cho ác quy, thắp sáng v.v...
Trong nhà máy thường dùng các động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc. Nguồn cung cấp cho hệ thống tự dùng là các máy phát điện và hệ thống. Để cung cấp điện cho hệ thống điều khiển, bảo vệ rơ le, áptômát và liên lạc người ta dùng các bộ ac-quy. Nhà máy thủy điện công suất nhỏ và trung bình (gần 1000MW) thường dùng một cấp điện áp tự dùng 380/220V và qua các
máy biến áp có thứ cấp 400/230V với cơng suất khơng q 1000 kVA.
Hình.2-18. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tự dùng nhà máy thủy điện
Trong nhiều nhà thủy điện công suất rất lớn, hộ tiêu thụ cách xa nhà máy nếu dùng một cấp điện áp tự dùng 380/220V là không hợp lý về mặt kinh tế. Trường hợp này người ta dùng hai cấp điện áp tự dùng là 6 hoặc 10kV và 380/220V. Sơ đồ gồm các máy biến áp đặc biệt cung cấp cho các động cơ của máy phát thủy điện và máy biến áp cung cấp cho động cơ phục vụ chung. Máy biến áp cung
cấp cho động cơ nối vào máy phát điện. Các máy biến áp còn lại đặt ở trung tâm hộ tiêu thụ, đôi khi ở cách xa nhà máy và nối vào lưới 6-10kV. Nguồn cung cấp cho lưới 6-10kV là hai máy biến áp dự trữ cho nhau công suất tương đối lớn, có thể nối vào máy phát điện hoặc cuộn dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu liên lạc hoặc từ lưới điện bên ngồi có điện áp phù hợp. Như vậy phần lớn cơng suất của hệ thống tự dùng được biến áp hai lần: qua máy biến áp bậc một đến điện áp 6kV và qua máy biến áp bậc hai đến điện áp 380/220V (đây là phần tự dùng chung của nhà máy). Phần công suất nhỏ hơn nhưng quan trọng và cần thiết cho tổ máy phát thủy điện làm việc được biến áp một lần đến điện áp 380/220V (phần tự dùng riêng cho từng tổ máy).
Để cung cấp cho hệ thống tự dùng người ta đặt mười máy biến áp làm việc 630kVA, điện áp 15,75/0,400/0,230kV cung cấp cho các động cơ của máy phát thủy điện, mười máy biến áp dự trữ công suất tương đương, điện áp 6/0,400/0,230kV, hai máy biến áp 35/6kV công suất 10MVA nối vào cuộn dây thứ ba của máy biến áp tự ngẫu liên lạc. Các máy biến áp bậc hai phục vụ cho tự dùng chung và máy biến áp dự trữ của máy phát thủy điện được nối vào lưới 6kV.
2.5.3. Hệ thống tự dùng của trạm biến áp
Dòng thao tác một chiều được sử dụng ở tất cả các trạm 330 - 750kV, ở các trạm 110 - 220kV có nhiều máy cắt. Các trường hợp cịn lại có thể sử dụng dịng thao tác xoay chiều hoặc chỉnh lưu..
Ở các trạm biến áp có hai máy 35 - 750kV, cần đặt ít nhất hai máy biến áp tự dùng có dự trữ kín. Mỗi máy biến áp làm việc riêng rẽ trên phân đoạn của nó, ở mạch phân đoạn có đặt thiết bị tự động đóng nguồn dự phịng (Hình.2-20). Cơng suất của máy biến áp không vượt quá 630kVA, trường hợp đặt biệt có thể đến 1000kVA. Trong các trạm một máy biến áp 35 - 220kV, khi có máy bù đồng bộ và máy biến áp có hệ thống làm lạnh cưỡng bức cũng cần hai máy biến áp tự dùng và có dự trữ kín; một máy được nối với đường dây 6 - 35kV được cung cấp từ một trạm biến áp khác. Trong trường hợp ngược lại có thể dùng một máy biến áp tự dùng. Các máy biến áp tự dùng ở các trạm có nguồn thao tác một chiều được nối
Hình.2-19. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tự dùng nhà máy thủy điện
với thanh góp 6 - 35kV (Hình.2-20). Khi khơng có các thanh góp này thì được nối với cuộn hạ áp của các máy biến áp. Ở các trạm biến áp dùng nguồn thao tác xoay chiều và chỉnh lưu, các máy biến áp được nối rẽ nhánh giữa đầu hạ áp của máy biến áp và máy cắt đầu ra của nó (Hình.2-20, a).
Trong tất cả các trạm biến áp, điện áp tự dùng là 380/220V, có trung tính nối đất trực tiếp. Nguồn cung cấp của nguồn dòng thao tác xoay chiều được lấy từ thanh góp 0,4kV qua ổn áp với điện áp đầu ra là 220V. Nguồn cung cấp của nguồn dòng thao tác chỉnh lưu cũng được lấy từ thanh góp 0,4kV qua chỉnh lưu với điện áp đầu ra là 220V.
Nguồn thao tác xoay chiều thường được dùng ở các trạm 35 - 220kV có ít máy cắt (tùy thuộc vào chủng loại về dòng điện làm việc của các bộ truyền động của máy cắt)
Câu hỏi và bài tập bài 2
1. Nêu ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của sơ đồ một hệ thống thanh
góp.
2. Trình bày chế độ vận hành của sơ đồ hai hệ thống thanh góp và ưu, nhược
điểm của nó.
3. Nêu ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các sơ đồ cầu.
Hình.2-20 Sơ đồ tự dùng của TBA
a) Trạm dùng nguồn thao tác xoay chiều và chỉnh lưu; b) Trạm dùng nguồn thao tác một chiều
BÀI 3. MẠCH THỨ CẤP TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Trong các nhà máy điện và trạm biến áp, bên cạnh sơ đồ nối điện chính (sơ đồ mạch sơ cấp) biểu thị các thiết bị sơ cấp và sự liên hệ giữa chúng, là sơ đồ mạch thứ cấp biểu thị các thiết bị thứ cấp, sự liên hệ giữa chúng và sự liên hệ của các thiết bị thứ cấp với các thiết bị sơ cấp. Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp bao gồm các mạch đo lường, bảo vệ rơle, tự động hóa, kiểm tra, điều khiển, tín hiệu, liên lạc...
Nói chung mỗi mạch thứ cấp cần đáp ứng 3 yêu cầu cơ bản sau
- Sơ đồ phải rõ ràng, cho phép nhanh chóng phát hiện được sự làm việc khơng bình thường hoặc sai lầm của mạch và của các thiết bị;
- Đảm bảo sự làm việc đúng đắn của các mạch thứ cấp của mỗi phần tử; có khả năng kiểm tra tình trạng của từng mạch thao tác và từng phần tử của thiết bị năng lượng hoặc từng mạch của thiết bị phân phối;
- Khơng cho phép tác động sai lầm vì như vậy có thể dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng.
Có 3 hình thức điều khiển: trực tiếp, có khoảng cách và từ xa.
- Khi điều khiển trực tiếp người thao tác phải đến tận thiết bị, dùng tay để đóng cắt các thiết bị nhờ các bộ truyền động bằng tay.
- Khi thực hiện điều khiển có khoảng cách, người thao tác đứng xa thiết bị hàng chục hoặc hàng trăm mét, dùng tay tác động lên các nút bấm hoặc các khóa điều khiển để đóng mở các thiết bị bằng cách truyền các tín hiệu cần thiết vào các cuộn dây đóng cắt.
- Điều khiển từ xa được thực hiện ở khoảng cách hàng chục hoặc hàng trăm kilơmet.Trong trường hợp này người ta có thể dùng sóng vơ tuyến hoặc dùng các phương tiện đặc biệt như dùng các đường dây tải điện cao áp truyền các xung điều khiển có tần số cao để truyền lệnh đóng cắt các thiết bị.
Trong nhà máy điện và trạm biến áp do máy cắt và người thao tác ở xa nhau nên người ta dùng các tín hiệu để chỉ vị trí của chúng. Do vậy trong chương này ta chỉ nghiên cứu các sơ đồ điều khiển và tín hiệu của các thiết bị đóng mở thuộc loại đó và gọi là điều khiển cố khoảng cách.
Để đảm bảo sự làm việc bình thường, mỗi mạng điện đều cần có một mức độ cách điện nào đó đối với đất tùy thuộc vào điện áp của chúng. Khi cách điện của một phần tử trong lưới giảm xuống quá mức cho phép, phần tử đó cần được nhanh chóng tách ra khỏi lưới điện hoặc được phát hiện kịp thời để có biện pháp khắc phục. Trong các nhà máy điện và các trạm biến áp lớn thường tồn tại song song hai loại mạng điện; mạng điện một chiều và mạng điện xoay chiều.