Tài liệu Nhà máy điện và trạm biến áp

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Đ1.1 Khái niệm 1.1.1 Đặc điểm cơ bản của điện năng Hiện nay, điện năng là nguồn năng lượng quí, được sử dụng rất rộng rãi và tiện lợi trong sản xuất, trong đời sống của con người. Vì điện năng rất dễ dàng biến đổi sang các dạng năng lượng khác như: cơ năng, nhiệt năng, quang năng... phục vụ cho sự nghiệp hiện đại hoá, công nghiệp hoá của đất nước. Ngược lại, từ các dạng năng lượng khác trong thiên nhiên như: dòng nước, than đá, sức gió, sức nóng của mặt trời hay trong lòng trái đất, năng lượng nguyên tử... là những nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy điện làm việc, chúng cũng rất dễ dàng biến đổi thành điện năng phát vào lưới điện để cung cấp cho các phụ tải điện. Điện năng rất dễ dàng truyền tải đi xa bằng các đường dây dẫn điện dài vài kilômét tới hàng nghìn kilômét với công suất truyền tải hàng trăm, hàng nghìn mêgaoát. Đặc điểm này của điện năng hơn hẳn so với việc truyền tải các dạng năng lượng khác. Ở nước ta, đã có đường dây tải điện Bắc Nam dài hơn 1.000km, với điện áp truyền tải 500KV và công suất là 500MW. Điện năng được sản xuất rất tập trung, có qui mô tự động hoá cao. Điện năng không tàng trữ được, nên sản xuất điện năng phải đồng thời phát triển sản xuất của các ngành kinh tế quốc dân khác. Do vậy, chỉ số điện năng cũng là chỉ số sự phát triển chung của quốc gia. Điện năng được sản xuất ra luôn có giá thành rẻ hơn giá thành sản xuất các năng lượng khác. 1.1.2 Yêu cầu của quá trình sản xuất và phân phối điện năng Để đảm bảo tốt việc cung cấp điện cho phụ tải, trong quá trình sản xuất (QTSX) và phân phối điện năng (PPĐN) phải có các yêu cầu sau đây: - Sản xuất điện năng phải có chất lượng tốt như về trị số điện áp và tần số trên lưới điện không sai khác với trị số danh định là ±5%. - Phải an toàn cho con người và thiết bị trong quá trình sản xuất và phân phối điện năng. - Sản xuất điện năng phải cùng với sự phát triển các ngành kinh tế khác (do điện năng không tàng trữ được). - Phải đảm bảo độ an toàn, tin cậy cung cấp điện cho hộ dùng điện: 5 Hộ loại I là những hộ tiêu thụ điện mà khi cung cấp điện bị gián đoạn thì có thể gây ra nguy hiểm chết người, tổn thất lớn cho nền kinh tế quốc dân, hư hỏng thiết bị, hư hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp và các bộ phận đặc biệt quan trọng cho sinh hoạt thành phố.  Hộ loại II là những hộ tiêu thụ điện mà khi cung cấp điện bị gián đoạn sẽ làm hụt mức kế hoạch hàng loạt sản phẩm, lãng phí công nhân, đình trệ máy móc và vận tải công nghiệp, rối loạn hoạt động bình thường của phần lớn nhân dân thành phố.   Hộ loại III là những hộ tiêu thụ điện không thuộc hai loại trên. [Theo quy phạm trang bị điện (11TCN - 18 - 84)]. 1.1.3 Mô hình quá trình sản xuất và phân phối điện năng Quá trình sản xuất (QTSX) và phân phối điện năng (PPĐN) của hệ thống điện được mô tả ở hình (1-1). NĐ1 NĐ2 10KV 110KV 6KV 35KV 35KV D14 D12 D8 D10 D9 10KV TBATG 110KV TBATG* 35KV 110KV B TBATG B 220KV D3 TBATG D15 D11 10KV D7 6KV D13 110KV TBATG 35KV 10KV 10KV D5 110KV 220KV D4 D2 220KV D6 TĐ1 220KV D1 TĐ2 500KV D16 35KV D17 Hình 1-1: Mô hình quá trình sản xuất và phân phối điện năng 6 Điện năng của hệ thống được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện (NĐ1) và (NĐ2); các nhà máy Thuỷ điện (TĐ1) và (TĐ2). Ngoài ra, để nâng cao hệ số công suất cosj của lưới điện trong hệ thống điện, người ta xây dựng trạm bù (B), trạm này được cung cấp điện từ trạm biến áp trung gian (TBAtg*) có 2 cấp điện áp 110KV và 220KV, sau đó hạ xuống 10KV cung cấp cho trạm bù. Hệ thống điện ta đang xét có các cấp điện áp là: 6KV; 10KV; 35KV; 110KV; 220KV và 500KV; cấp điện áp 500KV là cấp để liên hệ với hệ thống điện khác. Chúng được nối với nhau qua các trạm biến áp trung gian và bằng các đường dây từ (D1) đến (D17). Như vậy, quá trình sản xuất và phân phối điện năng gồm ba khâu: - Khâu 1: Khâu sản xuất điện năng (bao gồm các nhà máy điện). - Khâu 2: Khâu truyền tải và phân phối điện năng (bao gồm các trạm biến áp, các đường dây tải điện) được gọi là mạng điện. - Khâu 3: Khâu tiêu thụ điện năng, được gọi là hộ dùng điện hay phụ tải điện, ở khâu 3 điện năng được biến đổi thành các dạng năng lượng khác. Rõ ràng rằng cả 3 khâu trong quá trình sản xuất và phân phối điện năng bao gồm 2 phần tử hợp thành, đó là: - Phần tử truyền tải và phân phối điện năng; - Phần tử biến đổi (biến đổi các năng lượng khác thành điện năng và ngược lại). Đ1.2 Đồ thị phụ tải 1.2.1 Khái niệm Quá trình tiêu thụ điện năng của phụ tải thường được ghi thành biểu đồ gọi là đồ thị phụ tải (ĐTPT) mà trục tung là trục điện năng yêu cầu của phụ tải và trục hoành là trục thời gian. Trên hình (1-2) đường số 1 là đồ thị phụ tải. Trong thực tế, đường biểu diễn ĐTPT thường được bình quân ở từng thời đoạn như đường số 2 của hình (1-2). Trong quá trình bình quân hoá, điện năng tiêu thụ thực tế phải bằng điện năng bình quân; nghĩa là diện tích giới hạn của hai đường 1 và 2 với hai trục tọa độ lần lượt là A và Hình 1-2: Đồ thị phụ tải P = f(t) 7 A’ phải bằng nhau (điện năng A bằng điện năng A'). Việc xây dựng ĐTPT người ta dùng các đồng hồ công suất tự ghi, hay các biểu bảng thống kê yêu cầu dùng điện của phụ tải và sau đó vẽ thành ĐTPT. 1.2.2 Phân loại đồ thị phụ tải Có thể dựa vào tính chất của phụ tải, hay thời gian sử dụng điện năng để phân loại ĐTPT. 1) Theo tính chất của phụ tải Theo tính chất của phụ tải, người ta phân ĐTPT thành 3 loại (hình1-3) - Đồ thị phụ tải công suất tác dụng P = f(t) - Đồ thị phụ tải công suất phản kháng Q = f(t) - Đồ thị phụ tải công suất toàn phần S = f(t) S (MVA) P (MW) Q (MVAR) Hình 1-3: Đồ thị phụ tải công suất tác dụng - công suất phản kháng và công suất toàn phần 2) Theo thời gian Theo thời gian sử dụng điện năng, người ta phân ĐTPT thành 2 loại: - Đồ thị phụ tải điển hình ngày: Nước ta có 2 mùa trong năm, nên ta chọn cho mỗi mùa có 1 ngày điển hình. Mùa hè có ĐTPT điển hình ngày hè (đại diện cho183 ngày hè) và mùa đông có ĐTPT điển hình ngày đông (đại diện cho 182 ngày đông) (hình1-4a). 8 (MW) Ngày hè Ngày đông (h) (h) Hình 1-4a: Đồ thị phụ tải điển hình ngày hè và ngày đông - Đồ thị phụ tải năm: • Theo thứ tự giảm dần (hình 1- 4b), dựa vào ĐTPT ngày điển hình thống kê số điện năng từ lớn đến nhỏ của các đoạn thời dùng điện như nhau sau đó ta sắp xếp theo thứ tự giảm dần cho đến giờ cuối cùng của năm là 8760h. Đồ thị này cho ta tính được tổng điện năng yêu cầu của phụ tải trong năm. (MW) (h) Hình 1-4b: Đồ thị phụ tải năm theo thứ tự giảm 9 Hình 1-4b: Đồ thị phụ tải năm theo thứ tự giảm dầ Theo tháng trong năm, với đồ thị này (hình1-5), trục hoành được tính từ tháng 1 đến tháng 12. Mỗi tháng dựa vào ngày điển hình của tháng. Đồ thị này cho ta biết tháng nào trong năm có yêu cầu cung cấp điện năng lớn nhất và tháng nào có yêu cầu cung cấp điện năng nhỏ nhất. Nó làm cơ sở trong quá trình vận hành, sửa chữa các tổ máy phát điện của hệ thống điện. P (MW) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tháng 12 Hình 1-5: Đồ thị phụ tải tháng trong năm 1.2.3 Các đại lượng và các hệ số đặc trưng của đồ thị phụ tải Ví dụ: Một ĐTPT ở hình (1-6) là yêu cầu dùng điện của hộ nông nghiệp, thủy lợi cho theo ngày điển hình. P (MW) Pmax 50 A 40 30 25,5 A' 20 A' A 10 10 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1-6: Đồ thị phụ tải các hộ dùng nông nghiệp, thủy lợi h a) Công suất cực đại Công suất cực đại được ký hiệu P max là yêu cầu dùng điện lớn nhất trong thời gian nào đó trên ĐTPT, ở hình (1-6) ta có: P max = 50MW b) Công suất trung bình Công suất trung bình được ký hiệu P tb là công suất không đổi trong suốt thời gian dùng điện của phụ tải. Như vậy, theo khái niệm này ta xác định được công suất trung bình của ĐTPT (hình 1-6). P tb = A t (1-1) Trongđó: A: điện năng tiêu thụ thực tế và theo đồ thị, ta có: A = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 5 = 20+180+60+ 300+60 = 620MW t : thời gian trong ngày là 24h. Thay vào biểu thức (1-1) được: P tb = 25,5MW c) Hệ số điền kín Để đặc trưng cho mức độ đồng đều của ĐTPT người ta đưa ra hệ số điền kín. Hệ số điền kín được ký hiệu K đk . K đk = P × 24 A = tb Pmax × 24 A max = Ptb Pmax (1-2) Trong đó: A = P tb × 24h : điện năng tiêu thụ thực tế. A max : điện năng lớn nhất tương ứng với P max . Vậy ĐTPT (hình1-6) có hệ số điền kín là: K đk = 25,5 = 0, 51 50 11 Ý nghĩa của hệ số điền kín là ở chỗ: khi K đk càng gần tới 1,0 thì hiệu quả kinh tế sử dụng thiết bị điện càng cao. d) Thời gian sử dụng công suất cực đại Thời gian sử dụng công suất cực đại được ký hiệu T max : T max = A Pmax (1-3) Theo ĐTPT (hình1-6) có thời gian sử dụng công suất cực đại là: T max = 620 = 12,4h 50 Như vậy, nếu lúc nào thiết bị điện cũng làm việc với P max thì để tiêu thụ điện năng thực tế A (đối với phụ tải) hoặc phát vào lưới điện năng A (đối với nhà máy điện) thì thiết bị điện chỉ cần làm việc thời gian T max < T thực tế . Đ1.3 Giới thiệu các loại nhà máy điện Điện năng cung cấp cho phụ tải được sản xuất từ các nhà máy điện. Hiện nay, trong hệ thống điện người ta đã xây dựng các loại nhà máy điện: nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử, nhật quang điện, triều điện, phong điện.... 1.3.1 Nhà máy nhiệt điện Nhiên liệu cung cấp cho nhà máy để sản xuất ra điện năng là than đá, khí ga... (biến hoá năng thành điện năng). Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) có 2 loại. 1) Loại nhà máy nhiệt điện kiểu ngưng hơi Loại nhà máy này, thường xây dựng gần nơi có nhiên liệu, để thuận tiện việc cung cấp nhiên liệu cho nhà máy sản xuất, nên NMNĐ kiểu ngưng hơi thường có phụ tải đầu cực nhỏ (nhà máy xa trung tâm công nghiệp). 2) Loại nhà máy nhiệt điện kiểu rút hơi Loại nhà máy này về nguyên lý làm việc hoàn toàn giống như nhà máy kiểu ngưng hơi, có khác một chút là có một phần hơi nước sau khi đã qua tuốc bin được dẫn theo đường ống để cung cấp nhiệt cho các phụ tải dùng nhiệt khác và thường phụ tải điện ở đầu cực nhiều hơn so với nhà máy kiểu ngưng hơi. Do kém linh hoạt trong quá trình khởi động máy, NMNĐ thường làm việc ở phần gốc hay ở phần thân của ĐTPT. 1.3.2 Nhà máy thủy điện Đặc điểm chính của nhà máy thủy điện (NMTĐ) là biến thủy năng thành điện năng (sử dụng cả động năng và thế năng của dòng nước). Do vậy, các NMTĐ thường phải 12 kèm theo hồ chứa nước lớn, để đảm bảo có nhiên liệu cung cấp cho nhà máy hoạt động được thường xuyên. NMTĐ xây dựng xa các trung tâm công nghiệp nên phụ tải ở đầu cực nhà máy rất nhỏ mà chủ yếu là điện tự dùng cho nhà máy khoảng (0,2 ÷ 2)% tổng công suất nhà máy phát ra. Điện năng còn lại được truyền tải đi xa để cung cấp cho phụ tải của nhà máy. Nhà máy thủy điện có 3 loại. 1) Nhà máy thủy điện kiểu ngang đập (hình 1-7) Thượng Trạm PPNT Hạ lưu Trạm Hình 1-7: Mặt bằng nhà máy thủy điện kiểu ngang đập 2) Nhà máy thủy điện kiểu sau đập (hình 1-8) MNTL MNHL 13 Hình 1-8: Mặt cắt dọc nhà máy thủy điện kiểu sau đập 1. Đập dâng nước; 2. Ống dẫn nước vào tua bin; 3. Nhà máy điện; 4. Tua bin; 5. Máy phát điện; 6. MBA của nhà máy; 7. Đường ống xả; 8. Cần trục nâng hạ cửa van; 9. Cửa van. 3) Nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn (hình1-9) a) b) Hình 1-9: Nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn a) Mặt bằng; b) Cắt dọc nhà máy. Nhà máy thủy điện rất linh hoạt trong quá trình làm việc, nên trong lưới điện, thường đảm nhận phụ tải phần đỉnh của ĐTPT. Mặt khác, khi xây dựng NMTĐ, người ta sẽ lợi dụng được tổng hợp nguồn nước như: trong giao thông, tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản, phòng lũ... Do đó, hiệu quả kinh tế của NMTĐ là rất lớn. Ở Việt Nam, chúng ta đã có các NMTĐ: Thác Bà, Hoà Bình, Yaly, Trị An, Sông Hinh. Trong tương lai, nước ta sẽ xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La, lúc này sản lượng điện hàng năm của nước ta sẽ tăng lên, đáp ứng được công cuộc hiện đại hóa của đất nước. 1.3.3 Nhà máy điện nguyên tử Nhà máy điện nguyên tử (NMĐNT) làm nhiệm vụ biến năng lượng nguyên tử thành điện năng. Thực chất quá trình làm việc của nhà máy cũng tương tự như NMNĐ. Khi xây dựng NMĐNT, ta phải có các biện pháp chống rò rỉ chất phóng xạ từ các lò phản ứng để đảm bảo tuyệt đối an toàn cho con người và cho môi trường. Nước ta, trong tương lai không xa, sẽ xây dựng NMĐNT ở các tỉnh miền Trung của đất nước. 14 Giả sử có chạm chập ở điểm N trên đường dây (là dòng điện sơ cấp của máy biến dòng điện 2BI) vượt quá dòng truyền tải max, thì dòng điện thứ cấp của 2BI tăng lên đi vào cuộn dây của 2 rơ le dòng điện 3RI và 4RI - hai rơ le này khởi động, các cặp tiếp điểm thường mở của 3RI và 4RI đóng lại. Nên mạch điện một chiều sẽ thông từ (+) sang (−) qua cuộn dây của rơ le trung gian 5RG, cuộn dây của 5RG có điện, hai cặp tiếp điểm thường mở 5RG đóng lại. Một mặt, đi động tác cuộn cắt 6CC máy cắt 1MC cắt, đường dây tách ra khỏi lưới điện. Mặt khác, rơ le tín hiệu 7Th có điện sẽ phát báo tín hiệu sự cố quá dòng điện của đường dây. Sơ đồ khai triển của bảo vệ quá dòng điện đường dây (hình 2-18b) khác với sơ đồ nguyên thể ở chỗ: Những phần tử có liên quan về điện với nhau, thì được vẽ chung vào một bản vẽ. Do đặc điểm này của sơ đồ khai triển chúng thường được sử dụng vẽ ở bản vẽ bảo vệ phức tạp có nhiều phần tử. Hoặc trong bản vẽ thi công lắp ráp của Hình 2-18b: Sơ đồ khai triển của bảo vệ quá dòng điện đường dây 6KV mạch bảo vệ. b) Sơ đồ tự động đóng nguồn dự trữ Sơ đồ lấy điện của hai đường dây Đ1 và Đ2 trên hai phân đoạn khác nhau của thanh góp (hình 2 - 19), nên chúng sẽ làm dự phòng cho nhau khi có sự cố nguồn đến một trong hai phân đoạn. Ta giả sử, máy biến áp B2 là nguồn đến phân đoạn hai của thanh góp bị sự cố, thì máy cắt 3MC cắt, tiếp điểm nghịch của 3MC đóng lại, dòng điện một chiều từ (+) qua tiếp điểm (1) của máy cắt 4MC vào cuộn cắt 4MC trở về (-). Cuộn cắt của 4MC có điện, máy cắt 4MC cắt làm cho tiếp điểm 2 của 4MC mở ra đồng thời tiếp điểm 3 của 4MC đóng lại. Khi đó, cuộn đóng CĐ của máy cắt phân đoạn có điện, động tác đóng máy cắt phân đoạn 6MCpđ, điện năng được truyền từ phânđoạn (I) sang phân đoạn (II) tiếp tục cung cấp cho đường dây Đ2 mặc dù máy biến áp B2 là nguồn của phân đoạn này bị sự cố. Cần lưu ý khi làm việc bình thường máy biến áp B 1 và B 2 đã đầy tải, thì khi làm dự phòng cho nhau phải có mạch tự động liên động cắt bớt các phụ tải không quan trọng trên đường dây Đ 1 và Đ 2 , để tránh quá tải cho B1 hoặc B2 khi dự phòng cho nhau. 32 Hình2-19: Sơ đồ lấy điện của hai đường dây Đ1 và Đ2 Đ2.4 Thiết bị trong mạch điều khiển và đo lường 2.4.1 Máy biến điện áp Công dụng của máy biến điện áp (BU) là biến đổi điện áp cao bất kỳ, xuống điện áp 100 (V) cung cấp cho mạch bảo vệ rơ le, mạch đo có trị số nhỏ tiêu chuẩn 100(V) hay 3 lường điều khiển... về điện áp. Như vậy, nguyên lý làm việc của BU giống nguyên lý làm việc của máy biến áp; chỉ khác là công suất của BU nhỏ và phụ tải của nó có giá trị tổng trở rất lớn, nên chế độ làm việc của BU là chế độ không tải. Hình (2- 20a) là sơ đồ nguyên lý của BU; (hình 2 - 20b) là 3 sơ đồ đấu dây thường dùng trong thực tế của BU; trong đó: - Hình (2- 20b) I: Cách đấu dây kiểu hình chữ V, cách đấu dây này sử dụng 2 BU. - Hình (2- 20b) II: Cách đấu dây hình (Y - Yo); - Hình (2- 20b) III: Cách đấu dây kiểu Yo - Yo - D 33 I. II. a) b) III Hình 2-20: Máy biến điện áp (MBĐA) a). Sơ đồ nguyênlý MBĐA b). Sơ đồ đấu dây MBĐA I. Đấu hình V II. Đấu hình Y - Yo III. Đấu hình Yo - Yo - D Các trị số đặc trưng của BU: - Điện áp sơ cấp định mức U 1đm (V); - Điện áp thứ cấp định mức U 2đm (V); - Tỷ số biến điện áp định mức K đm = U 1đm /U 2đm ; - Các sai số về trị số; về góc pha; - Phụ tải định mức S đm (VA); - Cấp chính xác của BU. 2.4.2 Máy biến dòng điện Công dụng của máy biến dòng điện (BI) là biến đổi dòng điện lớn (sơ cấp) về dòng điện nhỏ (thứ cấp) tiêu chuẩn 1(A) hoặc 5(A); cung cấp cho mạch bảo vệ rơ le, mạch đo lường, điều khiển... về dòng điện. 34 Như vậy, nguyên lý làm việc của BI hoàn toàn giống máy biến áp và phụ tải của BI có trị số tổng trở rất nhỏ, nên chế độ làm việc của BI là chế độ ngắn mạch. Do đặc điểm này, khi sơ cấp của BI nối với lưới điện, thì tuyệt đối mạch thứ cấp của nó không được để hở mạch. Nếu để hở mạch thì BI có thể bị cháy và hỏng... Hình (2-21a): Sơ đồ nguyên lý của máy biến dòng điện. Hình (2-21b): Sơ đồ thể hiện một số cách đấu dây trong thực tế của BI: Hình 2-21a: Sơ đồ nguyên lý máy biến dòng điện I - sử dụng một BI đấu ở pha B; II - sử dụng hai BI đấu ở pha A và pha C được nối hình sao không hoàn toàn (Y); III sử dụng ba BI đấu vào cả ba pha A, B, C và chúng được nối hình sao hoàn toàn (Y). II. I. III. Hình 2-21b: Sơ đồ đấu dây của máy biến dòng điện (MBD) I. Trườnghợp có 1 MBD II. Trường hợp 2 MBD đấu hình Y không hoàn toàn III. Trường hợp 3 MBD đấu hình Y hoàn toàn 2.4.3 Giới thiệu mạch đo lường ở đầu cực máy phát điện 35 Trên mạch đo lường (hình 2-22), các đại lượng như dòng điện đo bởi các đồng hồ Ampe kế, điện áp bởi các đồng hồ Vol kế, công suất bởi các Watt kế, điện năng bởi các công tơ kế và tần số bởi các tần số kế... tại đầu cực máy phát điện. Hình 2-22: Mạch đo lường đầu cực máy phát điện (MPA) Đ2.5 Thiết bị dẫn điện Để đưa điện năng từ các nhà máy điện vào lưới cung cấp cho các phụ tải, ta sử dụng các thiết bị truyền dẫn điện năng như: dây dẫn, thanh dẫn, thanh góp, cáp điện... Sau đây, sẽ giới thiệu cấu tạo cơ bản về một số các thiết bị truyền dẫn. 2.5.1 Thanh dẫn, thanh góp Thanh dẫn, thanh góp được sử dụng trong các nhà máy điện và các trạm biến áp thường được chế tạo bằng các vật liệu có tính dẫn điện tốt như: đồng, nhôm ... Tiết diện của chúng có thể là hình tròn, hình chữ nhật, hình vuông, hình máng, hình vành khăn... Thanh dẫn, thanh góp có thể là thanh dẫn mềm, hay thanh dẫn cứng và được bố trí ở hình (2-23). 36 a) d) b) c) Hình 2-23: Sơ đồ bố trí thanh góp a). Thanh góp hình chữ nhật đặt nằm ngang b). Đặt thẳng đứng c). Thanh góp hình máng d) Lắp đặt trên sứ 37 2.5.2 Cáp điện Cáp điện dùng để truyền tải điện năng tới phụ tải được gọi là cáp điện lực và cáp sử dụng trong mạch như đo lường, điều khiển, bảo vệ rơ le ... gọi chung là cáp điều khiển. Các lớp cách điện của cáp thường là bằng giấy cách điện, bằng nhựa PVC, cao su, dầu cách điện... Ngày nay, độ cách điện của cáp có thể đạt tới vài chục KV. Lõi cáp bằng vật liệu đồng, nhôm ... và trong một sợi cáp có một lõi hoặc rất nhiều lõi như cáp điều khiển số lõi trong một sợi có thể lên tới hàng chục, hàng trăm lõi, (hình 2-24I, II). I. I. II. Hình 2-24: Cấu tạo của cáp điện I. Cáp điện lực ; II. Cáp điều khiển Đ2.6 Kháng điện Kháng điện là thiết bị điện dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch nhằm mục đích giảm điều kiện kinh tế cho việc chọn các thiết bị điện trong sơ đồ đấu điện khi dùng kháng điện hạn chế dòng điện ngán mạch. Do vậy, đặc điểm chính của cấu tạo kháng điện là: - Cuộn dây lõi không khí. - Có điện trở tác dụng nhỏ. Kháng điện khi có dòng điện bình thường chạy qua, tổn hao trên nó sẽ nhỏ và khi có dòng điện ngắn mạch qua nó nó sẽ hạn bởi đi một phần dòng điện ngắn mạch (vì lúc này điện kháng của kháng điện không bé đi) Để mô tả kết cấu chung của kháng điện (hình 2-25), nó gồm ba phần chính: (1) các vòng dây; (2) trụ đỡ các vòng dây bằng bê tông; (3) sứ đỡ kháng điện. Hình 2-25: Kết cấu của kháng điện 1. Vòng dây 2. Trụ bê tông 3. Sứ đỡ Kháng điện có hai loại: - Kháng điện đơn ( 38 ) gồm một đầu vào và một đầu ra; - Kháng điện kép ( ) gồm một đầu vào và hai đầu ra hoặc ngược lại. Cách lắp đặt kháng điện (hình 2-26): a. Lắp đặt kiểu thẳng đứng b. Lắp đặt kiểu bậc thang. c. Lắp đặt kiểu nằm ngang. Các chỉ số kỹ thuật của kháng điện được nhà chế tạo ghi trên sổ tra cứu như: a. b. - Dòng điện định mức I đm (KA). - Điện áp định mức U đm (KV). - Giá trị điện kháng tương đối định mức được tính bằng phần trăm X k (%) c. Hình 2-26: Cách lắp đặt kháng điện - Dòng điện max I max (KA) cho phép chảy qua kháng điện. - Dòng điện ổn định về nhiệt Inh (KA), tương ứng với thời gian ổn định nhiệt t nh (s) 39 Ch­¬ng III S¬ ®å nèi ®iÖn §3.1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ c¸c lo¹i s¬ ®å ®iÖn 3.1.1 Kh¸i niÖm chung Trong c¸c nhµ m¸y ®iÖn, tr¹m biÕn ¸p (TBA), tr¹m b¬m ®iÖn sù liªn hÖ gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®­îc thÓ hiÖn b»ng s¬ ®å nèi ®iÖn, ë s¬ ®å nµy mçi phÇn tö hoÆc thiÕt bÞ ®iÖn ®­îc diÔn t¶ b»ng mét quy ­íc, tr×nh tù nèi c¸c h×nh quy ­íc ®ã ph¶n ¸nh ®óng tr×nh tù nèi c¸c phÇn tö, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh­ trong thùc tÕ. Møc ®é thÓ hiÖn c¸c chi tiÕt cña s¬ ®å nèi ®iÖn - d­íi ®©y gäi lµ s¬ ®å ®iÖn (S§§) phô thuéc kh«ng chØ vµo môc ®Ých cña ng­êi thiÕt kÕ mµ cßn vµo quy m« vµ møc ®é phøc t¹p cña c«ng tr×nh, vÝ dô ®èi víi mét c«ng tr×nh nhá, cã Ýt thiÕt bÞ th× S§§ cã thÓ biÓu thÞ kh«ng nh÷ng c¸c thiÕt bÞ chñ yÕu nh­ c¸c m¸y ph¸t, m¸y biÕn ¸p, c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t mµ cßn c¶ hÖ thèng c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ, kiÓm tra ®o l­êng, tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn n÷a. Tuy nhiªn ®èi víi mét c«ng tr×nh cã quy m« trung b×nh hoÆc lín sè thiÕt bÞ nhiÒu l¹i phøc t¹p th× viÖc thÓ hiÖn tæng hîp nh­ trªn sÏ t¹o ra S§§ hÕt søc phøc t¹p, khã ®äc. Bëi vËy trong c¸c tr­êng hîp nµy ng­êi ta th­êng t¸ch S§§ thµnh tõng phÇn, mçi phÇn biÓu diÔn sù liªn hÖ gi÷a mét nhãm thiÕt bÞ vµ cã ®­îc c¸c S§§ kh¸c nhau. VÝ dô : S¬ ®å m¹ch nhÊt thø vµ s¬ ®å m¹ch nhÞ thø. S¬ ®å m¹ch nhÊt thø biÓu thÞ sù liªn kÕt gi÷a c¸c m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y biÕn ¸p, cuén kh¸ng, m¸y c¾t ®iÖn, dao c¸ch ly v. v... lµ c¸c thiÕt bÞ cña m¹ch ®iÖn c¬ b¶n cã nhiÖm vô trùc tiÕp truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng tõ nguån ®Õn cho phô t¶i. S¬ ®å m¹ch nhÞ thø biÓu thÞ sù liªn kÕt c¸c khÝ cô, thiÕt bÞ cña m¹ch ®iÖn phô trî nh­ c¸c dông cô ®o l­êng, b¶o vÖ, tÝn hiÖu, ®iÒu khiÓn, tù ®éng ho¸. C¸c thiÕt bÞ nµy gióp cho ng­êi vËn hµnh b¶o ®¶m ®­îc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng ®­îc tèt nhÊt. S¬ ®å liªn kÕt m¹ch nhÊt thø víi c¸c m¹ch nhÞ thø t­¬ng øng ®­îc gäi lµ s¬ ®å toµn phÇn. Sau ®©y ta chñ yÕu xem xÐt c¸c vÊn ®Ò vÒ m¹ch nhÊt thø, m¹ch nhÞ thø ®· ®­îc tr×nh bµy ë ch­¬ng II cßn s¬ ®å toµn phÇn sÏ ®­îc tr×nh bµy thªm ë môc sau. 3.1.2 S¬ ®å m¹ch nhÊt thø Tuú theo c¸ch ph©n lo¹i s¬ ®å m¹ch nhÊt thø cã thÓ ®­îc ph©n thµnh : 1) Theo h×nh thøc thÓ hiÖn a) S¬ ®å 1 sîi: VÒ kÕt cÊu cña c¶ 3 pha trong m¹ch 3 pha lµ gièng hÖt nhau vÒ c¸ch nèi d©y vµ c¸c thiÕt bÞ chñ yÕu nªn khi thÓ hiÖn m¹ch 3 pha ta chØ cÇn thÓ hiÖn 1 pha. NÕu cã d©y trung 40 tÝnh ta biÓu thÞ riªng nã b»ng mét nÐt ®øt qu·ng. Víi c¸ch thÓ hiÖn nh­ thÕ ta ®­îc mét s¬ ®å gäi lµ s¬ ®å mét sîi, nã gióp ta nh×n râ h¬n sù liªn kÕt gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®iÖn víi nhau nh­ h×nh (3-1). b) S¬ ®å 3 sîi: Trong s¬ ®å nµy c¶ 3 pha ®Òu ®­îc thÓ hiÖn râ rµng b»ng 3 ®­êng riªng biÖt. Bëi H×nh 3.1: S¬ ®å ®Êu ®iÖn chÝnh cña nhµ m¸y thñy ®iÖn cã 2 tæ m¸y. M¸y ph¸t ®iÖn vµ m¸y biÕn ¸p lµm viÖc theo s¬ ®å khèi vËy nÕu dïng s¬ ®å nµy ®Ó thÓ hiÖn mét c«ng tr×nh lín, cã nhiÒu thiÕt bÞ th× sÏ t¹o ra mét b¶n vÏ rÊt khã xem. Trong thùc tÕ ng­êi ta chØ dïng s¬ ®å nµy ®Ó thÓ hiÖn c¸c c«ng tr×nh nhá, gi¶n ®¬n hoÆc mét bé phËn nµo ®ã cña c«ng tr×nh lín víi môc ®Ých ph©n tÝch, thiÕt kÕ c¸c m¹ch nhÞ thø. H×nh (32a) lµ mét vÝ dô vÒ s¬ ®å 3 sîi cña mét MF nèi vµo thanh gãp ®Çu cùc m¸y ph¸t. 2) Theo môc ®Ých thÓ hiÖn a) S¬ ®å ®iÖn chÝnh S¬ ®å 1 sîi vÏ cho mét c«ng tr×nh cã ®Çy ®ñ c¸c thiÕt bÞ chñ yÕu (m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y biÕn ¸p, ®­êng d©y); c¸c thanh gãp; c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t vµ c¸c thiÕt bÞ cña m¹ch nhÊt thø kh¸c cïng víi c¸c d©y dÉn nèi chóng ®­îc gäi lµ s¬ ®å ®iÖn chÝnh (S§§C) cña c«ng tr×nh NM§; hoÆc tr¹m b¬m ®iÖn; hay TBA ®ã (h×nh 3-1). S§§C ®­îc dïng ®Ó ph©n tÝch c¸c chÕ ®é lµm viÖc, tÝnh to¸n dßng ®iÖn ng¾n m¹ch H×nh 3.2: a. S¬ ®å 1 m¸y ph¸t ®iÖn nèi vµo thanh gãp m¸y ph¸t b. S¬ ®å 3 sîi toµn phÇn cña m¸y ph¸t ®ã. BU - m¸y biÕn ®iÖn ¸p; KT - cuén kÝch thÝch cña F; RKT - ®iÖn trë ®iÒu chØnh kÝch tõ; MKT - m¸y kÝch thÝch; ADT - ¸pt«m¸t diÖt tõ. 41