Dùng cho nghề QLVH đường dây và trạm

Chia sẻ: Nguyen Xuan Dao | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

264
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Câu hỏi 1: Giải thích tại sao bộ điều chỉnh điện áp của máy biến áp lại đặt phía cuộn dây sơ cấp mà không đặt phía cuộn dây thứ cấp? Trả lời: Máy biến áp thường có một cuộn dây sơ cấp và có một hoặc hai cuộn dây thứ cấp. Khi đặt điện áp U1 vào cuộn dây sơ cấp thì trong cuộn dây này sẽ có dòng điện I1 chạy qua và trên cuộn dây thứ cấp xuất hiện điện áp U2. Khi có phụ tải đấu vào cuộn dây thứ cấp thì trong cuộn dây thứ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dùng cho nghề QLVH đường dây và trạm

Dùng cho nghề QLVH đường dây và trạm - tập 1 Câu hỏi 1: Giải thích tại sao bộ điều chỉnh điện áp của máy biến áp lại đặt phía cuộn dây sơ cấp mà không đặt phía cuộn dây thứ cấp? Trả lời: Máy biến áp thường có một cuộn dây sơ cấp và có một hoặc hai cuộn dây thứ cấp. Khi đặt điện áp U1 vào cuộn dây sơ cấp thì trong cuộn dây này sẽ có dòng điện I1 chạy qua và trên cuộn dây thứ cấp xuất hiện điện áp U2. Khi có phụ tải đấu vào cuộn dây thứ cấp thì trong cuộn dây thứ cấp sẽ có dòng điện I2 chạy qua. Độ lớn của dòng điện sơ cấp và thứ cấp tăng giảm theo phụ tải. Quan hệ giữa số vòng dây sơ cấp W1 và số vòng dây thứ cấp W2 với dòng điện I, điện áp U của máy biến áp tuân theo quy luật sau: W - vòng W1 U1~ I2~ I - Ampe = = U - Von W2 U2~ I1~ Số vòng dây tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với dòng điện. Do bán kính cung cấp điện lớn trên đường dây có nhiều phụ tải và công suất tiêu thụ điện của các phụ tải trong một ngày thường dao động gây ra sự dao động điện áp ở cuối nguồn. Máy biến áp lực thường có bộ điều chỉnh điện áp đặt ở phía cuộn dây sơ cấp để: + Trực tiếp điều chỉnh số vòng dây của cuộn dây sơ cấp cho phù hợp điện áp đầu nguồn, giữ được điện áp phía đầu ra của máy biến áp đạt định mức. + Hạn chế được quá điện áp máy biến áp. + Giảm được tổn thất điện năng cho lưới điện. Vì dòng điện đi qua cuộn dây sơ cấp nhỏ nên dòng điện đi qua tiếp điểm của bộ ĐCĐA cũng nhỏ do đó các kích thước của tiếp điểm bộ ĐCĐA cũng giảm đi dễ chế tạo, hạ được giá thành. Vì bộ điều chỉnh điện áp được chế tạo theo kiểu phân nấc nên chỉ có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp gần bằng định mức. Các máy biến áp 3 pha thông dụng không có yêu cầu ổn định điện áp nên thường hay dùng bộ điều chỉnh điện áp 3 pha kiểu đơn giản có từ 3 đến 5 đầu phân nấc, không cho phép điều chỉnh điện áp khi máy biến áp vận hành mang tải. Mỗi khi thay đổi đầu phân nấc điều chỉnh điện áp phải cắt điện toàn bộ máy biến áp, sau đó phải đo điện trở tiếp xúc rồi mới được phép đóng điện. Tất cả các máy biến áp có yêu cầu ổn định điện áp đều phải lắp bộ điều chỉnh điện áp dưới tải. Bộ ĐCĐA có cấu tạo đặc biệt cho phép điều chỉnh được điện áp của máy biến áp ngay cả khi máy biến áp đang mang tải. Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải 3 pha thường được chế tạo 19 nấc. Câu hỏi 4: Có bao nhiêu dạng sự cố cơ bản trong hệ thống? Vẽ sơ đồ và giải thích? Trả lời : Có 5 dạng sự cố cơ bản trong hệ thống điện 3 pha 1. Ngắn mạch 3 pha: ( thường kèm theo chạm đất ) 2. Ngắn mạch 2 pha: không chạm đất 3. Ngắn mạch 2 pha: chạm đất 4. Ngắn mạch 1 pha: chạm đất 5. Ngắn mạch chạm đất tại hai điểm khác nhau trên một đường dây:
Những nguyên nhân gây ra sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện: 1- Nguyên nhân khách quan: Do sét đánh vào hệ thống điện với cường độ lớn, điện áp cao, các thiết bị chống sét làm việc không hiệu quả. 2- Nguyên nhân chủ quan : Hầu hết các sự cố chủ quan đều do con người gây ra: - Do trình độ kỹ thuật non yếu. - Do xử dụng các thiết bị cũ, làm việc kém hiệu quả. - Do không thực hiện đúng quy trình vận hành và duy tu bảo dưỡng thiết bị. - Do mang tải không đúng quy định cho phép. - Do phá hoại (đào phải đường cáp, ném chất cháy vào thiết bị làm ngắn mạch...) Các giải pháp kỹ thuật để ngăn chặn và hạn chế suất sự cố: Một hệ thống điện coi là có tính an toàn, chất lượng tốt đó là hệ thống điện có suất sự cố thấp nhất, thời gian sự cố nhỏ nhất. Để đảm bảo được yêu cầu nói trên hệ thống điện cần phải có: - Hệ số dự phòng cao (thiết bị có cấp cách điện và dòng điện cho phép cao hơn định mức nhiều lần) - Có phương thức vận hành hợp lý. - Không để xảy ra quá tải hệ thống điện, quá tải máy biến áp. - Cần phải có nhiều nguồn điện dự phòng. Câu hỏi 7: Trong trạm biến áp phân phối hạ thế công tơ điện đặt ở phía trước và sau máy biến áp có gì khác nhau? Trả lời: Trong trạm biến áp công tơ điện được đặt ở phía trước hoặc phía sau máy biến thế đều làm nhiệm vụ đo đếm điện năng. Có một số điểm khác nhau: Công tơ điện đặt phía cao thế là công tơ đo đếm điện năng ở phía trước máy biến thế, để làm việc được công tơ sẽ phải đấu qua máy biến điện áp và máy biến dòng điện cao thế. + Treo công tơ điện phía cao thế sẽ đo đếm được toàn bộ điện năng tiêu thụ của trạm biến áp. + Trong trạm biến áp 110kV phía cao áp và phía trung áp đều lắp TU và TI nên công tơ điện thường được đặt ở phía 110kV và ở tất cả các lộ ra phía trung áp, bằng cách này người ta sẽ đo được điện tiêu thụ của trạm biến áp và ở các lộ ra. + Treo công tơ phía cao thế phải lắp thêm máy biến điện áp và máy biến dòng điện cao thế nên có giá thành xây dựng tăng. Công tơ điện đặt phía hạ thế là công tơ đo đếm điện năng ở phía sau máy biến áp.
+ Trạm biến áp phân phối có dung lượng nhỏ nên công tơ điện đặt phía hạ thế. + Vì MBD lắp sau máy biến áp lực nên sẽ không đo đếm được tổn thất điện năng trong nội bộ máy biến áp và tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây từ máy biến áp đến công tơ. + Với những trạm biến áp phân phối hạ áp người ta thường chỉ đặt TI hạ thế để giảm giá thành xây dựng. + Khi đặt công tơ điện phía hạ thế, người ta thường phải đưa thêm vào hệ số quy đổi để tính toán giá thành tiêu thụ điện. Cách làm này sẽ gây ra sai lệch kết quả đo đếm. Sơ đồ đấu dây công tơ điện Sơ đồ đấu dây Công tơ điện đặt ở phía cao thế có TU và TI đặt ở phía hạ thế 380/220V chỉ có TI Câu hỏi 12: Hệ thống điện gồm mấy phần tử? Nhiệm vụ của các phần tử trong hệ thống điện? Nêu các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng hệ thống điện? Trả lời: Hệ thống điện bao gồm 3 phần tử : 1- Nguồn điện: Nhà máy phát điện, làm nhiệm vụ sản sinh ra năng lượng điện 2- Lưới điện: Bao gồm đường dây tải điện và các trạm biến áp. 3- Phụ tải: Là các thiết bị tiêu thụ điện năng. Có 2 chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống điện: 1- Tần số (f ) : Luôn ổn định ở tần số 50Hz. 2- Điện áp (U ): Luôn đảm bảo ở chế độ điện áp định mức U = U đm. Một hệ thống điện có chất lượng tốt phải luôn đảm bảo được hai chỉ tiêu trên. Câu hỏi 18: Tổn thất điện áp là gì? Nêu các giải pháp làm giảm tổn thất điện áp? Trả lời: Tổn thất điện áp là lượng điện áp bị mất đi trên đường dây trong quá trình chuyên tải, tổn thất điện áp gây ra sụt điện áp trên đường dây tải điện. U = U1 – U2 Tổn thất điện áp là một chỉ tiêu quan trọng của lưới điện: U U% = 5% U1 Nếu tổn thất điện áp lớn sẽ làm cho các thiết bị dùng điện không hoạt động được, giảm năng suất của hiệu suất thiết bị dùng điện, gây ra tổn thất điện năng trên đường dây tải điện.
Các giải pháp làm gi 1- Phải làm giảm điện trở R và điện kháng X của đường dây bằng cách : + Có bán kính cung cấp điện hợp lý. + Chọn dây dẫn có điện trở suất nhỏ, có tính dẫn điện tốt. + Tăng cường tiết diện dây dẫn, có hệ sô dự phòng cao. + Hạn chế tối đa các mối nối, các mối nối phải có R tiếp xúc nhỏ nhất 2 - Phải lựa chọn cấp điện áp lưới điện phù hợp với công suất chuyên tải và bán kính cung cấp điện, điều chỉnh điện áp đầu nguồn luôn đạt điện áp định mức. 3 - Đặt thiết bị bù công suất vô công cho thiết bị điện. Câu hỏi 19: Hãy giải thích ý nghĩa của tổ đấu dây máy biến áp? Tại sao khi hòa song song các máy biến áp bắt buộc phải có cùng chung một tổ đấu dây? Trả lời: Các cuộn dây của máy biến áp 3 pha thường có một trong ba cách đấu dây sau: + Y (sao) + (tam giác) + Z (zích zắc) loại này ít dùng. Tùy theo thiết kế các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp MBA thường có một chiều quấn dây một và một kiểu đấu dây nhất định. Khi vận hành sẽ xuất hiện góc lệch pha giữa điện áp phía cao thế và hạ thế. Góc lệch pha điện áp phụ thuộc vào cách đấu dây của các cuộn dây và tạo ra tổ đấu dây như: Y/ - 5, Y/ -11, Y/Yo - 6, Y/Yo - 12. Quy ước đặt tên tổ đấu dây như sau: Dùng kim đồng hồ thời gian để làm mẫu so sánh. Quy ước: + Nếu trên mặt đồng hồ có 12 vạch chia thì khoảng chia của mỗi vạch là 30o. + Quy ước véc tơ điện áp sơ cấp U1 tương ứng với kim dài của đồng hồ ở vị trí 12 giờ. + Quy ước véc tơ điện áp thứ cấp U2 tương ứng với kim ngắn của đồng hồ, kim ngắn nằm ở vị trí tương ứng với góc lệch pha của điện áp thứ cấp U2 với điện áp sơ cấp U1 là 300, 600... 3600. + Một vòng tròn có 3600. Nếu lấy 3600 chia cho 300 ta sẽ có 12 vạch, tên tổ đấu dây của máy biến áp sẽ lấy lần lượt từ 1 đến 12.
Quy ước đặt tên tổ đấu dây như sau: Dùng kim đồng hồ thời gian để làm mẫu so sánh. Quy ước: + Nếu trên mặt đồng hồ có 12 vạch chia thì khoảng chia của mỗi vạch là 30o. + Quy ước véc tơ điện áp sơ cấp U1 tương ứng với kim dài của đồng hồ ở vị trí 12 giờ. + Quy ước véc tơ điện áp thứ cấp U2 tương ứng với kim ngắn của đồng hồ, kim ngắn nằm ở vị trí tương ứng với góc lệch pha của điện áp thứ cấp U2 với điện áp sơ cấp U1 là 300, 600... 3600. + Một vòng tròn có 3600. Nếu lấy 3600 chia cho 300 ta sẽ có 12 vạch, tên tổ đấu dây của máy biến áp sẽ lấy lần lượt từ 1 đến 12. Thí dụ: Tổ đấu dây Y/Yo -12 Nếu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp cùng đấu sao có trung điểm cuộn thứ cấp nối đất (0) và có cùng chiều quấn dây, Khi vận giangdt - Hỏi đáp qlvh điện 33 hành sẽ xuất hiện góc lệch pha của điện áp phía sơ cấp và thứ cấp là 3600, lấy 3600 chia cho 300 được 12 Tổ đấu dây Y/ Y0- 12 Nếu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp cùng đấu sao, trung điểm cuộn dây thứ cấp nối đất (0) nhưng có chiều quấn dây ngược nhau khi vận hành sẽ xuất hiện góc lệch pha của điện áp phía sơ cấp và thứ cấp là 1800, lấy 1800 chia cho 300 được 6 ta có tổ đấu dây Y/Yo- 6. Tổ đấu dây là một tiêu chuẩn quan trọng dùng cho hòa song song các MBA nếu hoà hai máy biến áp khác tổ đấu dây sẽ xuất hiện sự lệch pha điện áp tại đầu cực máy biến áp dẫn đến sự cố ngắn mạch. Trước khi hoà song song 2 máy biến áp phải kiểm tra lại tổ đấu dây thực tế bằng cách đo điện áp giữa 2 đầu cực của 2 máy biến áp. Ua1- a2 = 0 Điện áp đo được là: Ub1- b2 = 0 Uc1- c2 = 0 MỘT SỐ TỔ ĐẤU DÂY THÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP LỰC sơ đồ cuộn sơ đồ cuộn Nhóm nối Tổ đấu dây Biểu đồ véc tơ dây cao áp dây hạ áp dây khác Y/ Y0 4; 8 10; 2 Y/ Y6
/ 0 4; 8 / 6 10; 2 Y/ 11 3; 7 Y/ 5 9; 1 Câu hỏi 20: Nêu các tiêu chuẩn hòa song song hai máy biến áp? Giải thích vì sao máy biến áp có cùng dung lượng, cùng cấp điện áp UK% lại không hoàn toàn giống nhau? Trả lời: Các tiêu chuẩn hòa song song hai máy biến áp là: - phải có công suất tương đương, không chênh lệch nhau quá 3 lần. - Phải có cùng cấp điện áp. - Phải có cùng tỉ số biến (KU1= KU1) - Phải có cùng cực tính (còn gọi là thứ tự pha) - Phải có cùng Điện áp ngắn mạch tính theo phần trăm UK% hoặc UN% - Phải có cùng tổ đấu dây. - Ở cấp điện áp 380/220V còn thêm yêu cầu: Dây trung tính 2 MBA nối chung. Tuy rằng các MBA có cùng dung lượng, cùng cấp điện áp nhưng có thể vật liệu chế tạo không hoàn toàn giống nhau, dây quấn không cùng tiết diện, số vòng dây không bằng nhau, các bối dây quấn chặt hoặc quấn lỏng, khoảng cách các vòng dây không đều nhau.vv... sẽ làm cho UK% không hoàn toàn giống nhau. Câu hỏi 21: Phân biệt : - Điện năng hữu công và điện năng vô công - Công suất hữu công và công suất vô công - Điện năng tiêu thụ và tổn thất điện năng Trả lời:
Điện năng hữu công: Điện năng vô công: Là điện năng được chuyển hóa thành Là điện năng được chuyển hóa thành công hữu ích dưới dạng cơ năng, nhiệt công vô ích tồn tại trong từ trường và năng, hóa năng tính trong một khoảng điện trường (cuộn dây điện từ, tụ điện...) thời gian tính trong một khoảng thời gian AP = P . t [kWh] AQ = Q . t [kVArh] Công suất hữu công: Công suất vô công: Là công suất tiêu thụ được biến thành Là công suất tiêu thụ điện được chuyển công suất tác dụng dưới dạng cơ năng, hóa dưới dạng điện trường và từ trường. nhiệt năng, hóa năng, quang năng... Công suất vô công được xác định tại 1 Công suất hữu công được xác định tại 1 thời điểm. thời điểm. P = S.cos [kW] Q = S.sin [kVAr] Điện năng tiêu thụ: Tổn thất điện năng: Điện năng tiêu thụ là lượng điện năng Tổn thất điện năng là năng lượng điện mà phụ tải đã tiêu thụ tính trong một bị mất mát trên hệ thống điện trong quá khoảng thời gian. trình vận hành tính trong một khoảng thời gian. A = Pt + jQt [kwh] A = Pt [kwh] Câu hỏi 22: Hãy giải thích vì sao lư của máy biến áp bắt buộc phải đấu theo sơ đồ hình sao và có thêm dây trung hòa? Trả lời: Lưới điện phân phối 3 pha 4 dây cuộn thứ cấp của MBT bắt buộc phải đấu theo sơ đồ hình sao có thêm dây trung tính để tạo ra được 2 cấp điện áp 220V/ 380V Điện áp 380V là điện áp dây Uab, Ubc, Uca, điện áp 220V là điện áp pha Uao, Ubo, Uco. Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha: U dây = 3 U pha Trung điểm của cuộn dây hạ thế máy biến áp nối đất được gọi là nối đất làm việc. Khi vận hành nếu xảy ra sự cố ngắn mạch 1 pha ở phía thứ cấp máy biến áp sẽ gây ra dòng điện ngắn mạch lớn đủ để các thiết bị bảo vệ như cầu chì, aptômát khởi động cắt điện bảo đảm an toàn cho lưới điện. Trên dây trung tính sẽ được nối đất một số điểm được gọi là nối đất lặp lại tạo nên một đường dây trung tính dự phòng đi qua đất, hạn chế được nguy cơ quá điện áp nội bộ khi bị đứt dây trung tính. Vì các phụ tải 1 pha dùng điện áp 220V thường có công suất không bằng nhau, dây trung tính đóng vai trò tạo ra điện áp pha. Nếu xảy ra đứt dây trung tính của nguồn điện thì dây trung tính sẽ chuyển thành điểm nối dây trung gian của các phụ tải 1 pha. Lúc này điện áp pha chuyển thành điện áp dây, điện áp đặt vào phụ tải 1 pha sẽ phân bố lại theo trở kháng của các phụ tải dẫn đến tình trạng một số lớn phụ tải 1 pha bị quá điện áp, ta gọi đó là quá điện áp nội bộ gây ra cháy hỏng các thiết bị dùng điện.
Câu hỏi 23: Giải thích vì sao trước khi đóng điện máy biến áp phải thí nghiệm không tải? Dòng điện không tải có liên quan gì đến việc đánh giá chất lượng máy biến áp? Trả lời: Thí nghiệm không tải được thực hiện bằng cách đóng điện vào cuộn dây thứ cấp có điện áp thấp của máy biến áp và để hở mạch cuộn dây sơ cấp, sau đo dòng điện không tải ở cuộn dây thứ cấp máy biến áp. Trước khi xuất xưởng máy biến áp phải làm thí nghiệm không tải 3 pha để xác định dòng điện không tải I0 và tổn thất không tải P0 của máy biến áp. Trước khi đóng điện vận hành máy biến áp cũng phải làm thí nghiệm không tải. Thí nghiệm không tải trước khi vận hành chủ yếu là để kiểm tra và phát hiện xem các cuộn dây của máy biến áp có bị chạm chập không. Trường hợp thí nghiệm không tải trong vận hành chỉ cần làm lần lượt với từng pha và chỉ cần dùng nguồn điện có điện áp khoảng 220V~, sau khi có kết quả đo dòng không tải Io ta sẽ tính toán quy đổi về trị số thực. Mỗi một máy biến áp sẽ có một dòng không tải khác nhau. Trị số dòng điện không tải Io thường ít thay đổi theo thiết kế nên khi đo được dòng điện không tải ta có thể xác định ngay được công suất của máy biến áp. Câu hỏi 24: Nêu những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng? Tổn thất điện áp có liên quan gì đến tổn thất điện năng? Nêu các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng? Tại sao khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng lại tăng lên? Trả lời: Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng : Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng sinh ra trong quá trình truyền tải và tiêu thụ điện. Nguyên nhân là do : 1- Trên đường dây dẫn điện có điện trở R và điện kháng X . 2- Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải ở trong lõi thép 3- Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải có thành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây động cơ điện, cuộn cảm có lõi thép... làm giảm cos của lưới điện. 4- Do chế độ vận hành của lưới điện : + Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ điện của phụ tải càng lớn. + Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng công suất cực đại càng kéo dài (thời gian sử dụng công suất cực đại ký hiệu là TMax). + Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc không tải. + Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điện phân phối hạ thế. Tổn thất điện áp liên quan trực tiếp đến tổn thất điện năng vì : Khi lưới điện không tải chỉ tồn tại điện áp không có dòng điện đi qua thì sẽ không có tổn thất điện áp và tổn thất điện năng U=0, A=0. Khi lưới điện có tải, trong dây dẫn sẽ có dòng điện I chạy qua. Do dây dẫn có điện trở R và điện kháng X nên trên dây dẫn xuất hiện tổn thất điện áp U 0 Tổn thất điện áp:
P.R + Q.X 100 U% = xx x Uđm2 1000 . Tổn thất điện năng được tính bằng: A= P.t giả thiết nếu phụ tải của mạng điện không thay đổi ta có A = 3I2max R Trong đó: Imax là dòng điện cực đại. R là điện trở của đường dây. là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, là thời gian mà mạng điện liên tục chuyên chở công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện đúng bằng tổn thất điện năng thực tế của mạng điện sau 1 năm vận hành. Rõ ràng tổn thất điện năng và tổn thất điện áp có liên quan trực tiếp đến nhau, chúng đều phụ thuộc vào điện trở đường dây (R) và tình trạng mang tải của mạng điện. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng : 1. Nâng cao hệ số công suất cos ở các hộ dùng điện chủ yếu là các xí nghiệp cụ thể là lựa chọn công suất của động cơ hoặc loại động cơ cho phù hợp, nâng cao hệ số phụ tải kB...hạn chế làm việc không tải. cos là hệ số công suất được tính bằng: P P là công suất tác dụng cos = S S là công suất biểu kiến Phân phối công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện theo một phương thức hợp lý nhất. Giảm công suất phản kháng chuyên tải trong mạng điện. Bù vô công bằng máy bù đồng bộ hoặc bằng tụ điện tĩnh. 2. Máy biến áp vận hành theo phương thức tổn thất điện năng ít nhất, vận hành kinh tế trạm biến áp bằng cách hòa đồng bộ máy biến áp. 3. Nâng cao mức điện áp vận hành của mạng điện. 4. Nâng cao cấp điện áp định mức của mạng điện. 5. Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý nhất cho mạng điện Thí dụ: Nên dùng mạng điện kín thay cho mạng điện hở. Bán kính cung cấp điện phù hợp theo tiêu chuẩn cho phép. Kiểm tra thường xuyên tình trạng tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và thực hiện cân đảo pha thường xuyên trong lưới điện phân phối hạ thế 220/380V, trong lưới điện 110kV cứ 200km lại có 1 lần hoàn thành hoán vị pha để giảm điện kháng của đường dây.
Trong lưới điện hạ thế 220/380V nếu vận hành lệch pha thì tổn thất điện áp, tổn thất điện năng tăng lên vì: Khi vận hành lệch pha trên dây trung tính xuất hiện một dòng điện không cân bằng Io chạy qua và bằng tổng hình học dòng điện trong các pha. I 0 = IA + I B + IC (ký hiệu mũi tên để biểu diễn đại lượng véctơ) Dòng điện này gây ra trong dây trung tính một tổn thất điện áp: U0 = IAro + IBro + ICro (Cộng véctơ) ro là điện trở của dây trung tính. Dòng điện đi trong dây pha gây ra tổn thất điện áp trong các dây pha là: UPA = IAr UPB = IBr UPC = ICr (Cộng véctơ) Trong đó r là điện trở của dây pha. Tổn thất điện áp toàn phần của 1 pha sẽ bao gồm cả tổn thất điện áp trong dây pha và trong dây trung tính : 1 1 PAL L UA = ( + ) - ( PB + PC ) Uđm F F0 2 .Fo . Uđm PBL 1 1 L UB = ( + ) - ( PA + PC ) Uđm F F0 2 .Fo. Uđm PCL 1 1 L UC = ( + ) - ( PA + PB ) Uđm F F0 2 .Fo. Uđm Trong đó - P [ kW] Pđm Công suất tác dụng. - U [ kV]: Uđm Điện áp định mức. 2 - [m/ . mm ] là Điện dẫn suất ( của đồng là 53, của nhôm là 48) - Fo, F [ mm ] Fo, F là Tiết diện của dây dẫn trung tính và dây pha. Như vậy khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng trên đường dây sẽ tăng lên vì ngoài tổn thất điện áp trên dây pha còn có thêm tổn thất điện áp trên dây trung tính. Câu hỏi 25: Tụ bù có vai trò gì trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện? Trả lời: Tụ bù có vai trò tích cực trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện Trong thực tế phụ tải điện là các động cơ điện không đồng bộ có cos rất thấp, ngoài ra các phụ tải khác như các máy biến thế phân xưởng, các lò điện kiểu cảm ứng, máy biến thế hàn, quạt điện, đèn tuýp, các loại đèn huỳnh quảng cáo cũng tiêu thụ khá nhiều công suất phản kháng và cũng có cos thấp. Đương nhiên khi đường dây chuyên tải thêm một lượng công suất phản kháng Q lớn sẽ làm hạn chế nhiều đến khả năng dẫn điện của dây dẫn, làm cho dây dẫn bị phát nóng và làm cho tổn thất điện năng tăng lên.
Thí dụ: Mạng điện có phụ tải là P- jQ thì tổn thất công suất trong mạng là: P2 + Q2 P2 + Q2 P1 = R và Q1 = X 2 2 U U P- jQ là cách biểu diễn dưới dạng phức P là công suất tác dụng. kW Q là công suất phản kháng. kVAr X là điện kháng đường dây. R là điện trở đường dây. U là điện áp của điểm đặt tụ bù. V(kV). Nếu ta đặt tụ bù ngay tại hộ dùng điện, tụ bù sẽ đưa vào lưới một dòng điện mang tính chất điện dung IC và phát ra 1 công suất phản kháng gọi là Qbù. Công suất phản kháng cần chuyên tải trên đường dây sẽ giảm xuống còn là Q - Qbù P2 + (Q - Qbù)2 P2 + (Q - Qbù)2 P2 = R và Q2 = X 2 2 U U Như vậy tụ bù có tác dụng hạn chế công suất vô công phát sinh trên lưới điện cải thiện được cos và giảm được tổn thất điện năng. Câu hỏi 26: Sự khác nhau và ưu nhược điểm trong việc đặt tụ bù phía cao thế và phía hạ thế? Trả lời: Đặt tụ bù phía cao thế Có lợi ở chỗ: + Giá thành đầu tư tính theo kVAr/đồng rẻ hơn phía hạ thế vì khi bù phía cao thế thường ít dùng thiết bị điều chỉnh dung lượng bù. + Bù được cả dung lượng Qpt của phụ tải phía hạ thế và dung lượng Qo trong nội bộ MBT Không có lợi ở chỗ: + Tụ điện cao thế thường lắp ở cấp điện áp trung áp nên yêu cầu lắp đặt sẽ phức tạp hơn, chiếm nhiều diện tích và không gian hơn. + Do dung lượng tụ không cao lắm nên chỉ dùng các thiết bị đóng cắt và bảo vệ đơn giản như cầu dao cầu chì, ở trạm biến áp 110kV đầu cáp cấp đến nhóm tụ thường đặt 1 máy cắt không đặt thiết bị điều chỉnh dung lượng bù vì giá thành đầu tư sẽ cao lên rất nhiều. Trong lưới điện chỉ có các trạm phát bù có dung lượng lớn người ta mới đưa vào hệ thống điều chỉnh dung lượng bù, trong trường hợp này người ta dùng nhiều máy cắt điện và các tủ hợp bộ rơ le điều khiển tự động. Đặt tụ bù phía hạ thế Có lợi ở chỗ : + Quản lý vận hành và sửa chữa đơn giản vì ở điện áp thấp sẽ dễ lắp đặt, chiếm ít diện tích và không gian. + Thường được đặt các thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ. Dễ dàng điều chỉnh được dung lượng bù theo chế độ công suất, điện áp, cos . Không có lợi ở chỗ: + Giá thành đầu tư tính theo kVAr/ đồng đắt hơn phía cao thế một ít vì có thêm các thiết bị điều chỉnh dung lượng bù. + Chỉ bù được trong phạm vi công suất phụ tải hạ thế của một máy biến áp.
Câu hỏi 27: Cách tính toán dung lượng tụ bù. Khi dùng điện trở phóng điện bằng bóng đèn nên đấu theo sơ đồ hình sao hay tam giác? Trả lời: Dung lượng tụ bù được xác định theo công thức: Qbù = P( tg 1 - tg 2) . (1) Qbù = P. tg . . Trong đó: P là phụ tải tính toán của các hộ tiêu thụ điện kw, 1 là góc ứng với hệ số công suất công suất trung bình cos 1 trước khi bù 2 là góc ứng với hệ số công suất công suất trung bình cos 2 sau khi bù . Thường cos 2 lấy bằng 0,8- 0,95. hệ số điều chỉnh dung lượng bù thực tế khi có thêm giải pháp nâng cao cos không cần lắp thiết bị bù. Có thể dùng bảng tính sẵn (1-1) kết hợp với công thức (1): khi biết cos 1 và cos 2 tra bảng (1-1) bằng cách gióng 2 trị số cos 1 và cos 2 về một toạ độ ta có trị số tg = ( tg 1 - tg 2) Dung lượng tụ bù Qbù = P. tg . Tác dụng của điện trở phóng điện trong mạch điện tụ bù: Điện trở phóng điện trong mạch điện tụ bù có tác dụng triệt tiêu điện áp dư trên tụ ngay sau khi cắt điện tụ bù. Nếu trên tụ còn lưu điện tích dư sẽ nguy hiểm cho người vận hành nếu như vô tình chạm vào điện cực của tụ điện. Quy định: Sau 30 phút điện áp dư chỉ được phép tồn tại trên cực tụ điện dưới 65V Điện trở phóng điện không được phép tiêu hao công suất tác dụng qúa 1W/1kVAr tính theo dung lượng tụ. Để tiện cho việc theo dõi quá trình phóng điện của tụ người ta dùng bóng đèn làm R phóng điện. Thường dùng bóng đèn có công suất 40W/230V hoặc 60W/230V nội trở của 1 bóng đèn là: U2 220 x 220 R= = = 1210 P 40 U2 220 x 220 R= = = 807 P 60 Do điện áp nguồn điện là 220V nên hay đấu các bóng đèn theo sơ đồ hình Y. Cách đầu này tiện cho thi công nhưng không có lợi cho vận hành vì nếu có 1 nhóm bóng đèn của một pha bị cháy thì sẽ có một nhóm tụ không được dập điện tích dư. Đấu bóng đèn theo sơ đồ tam giác dùng điện áp dây tốt hơn vì nếu xảy ra trường hợp một nhóm bóng đèn bị cháy điện tích dư trên các pha tụ vẫn được triệt tiêu qua 2 nhóm bóng đèn còn lại. Vì điện áp của nguồn là 380V mà bóng đèn chịu điện áp định mức 220V nên một vai của sơ đồ đấu tam giác phải dùng tối thiểu là 2 bóng đèn. Các tụ điện hạ thế thường lắp sẵn điện trở dập điện tích dư ở bên trong. Tô ®iÖn Sơ đồ đấu dây trong nội bộ tụ điện
Câu hỏi 28- Vì sao tụ bù 3 pha thường đấu theo sơ đồ tam giác, chỉ bù cho lưới điện bằng tụ điện 3 pha mà không bù 1 pha? Nêu nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng do tụ bù trong vận hành? Trả lời: Về cấu tạo: Các tụ điện cao thế thường được chế tạo 1 pha, có điện áp dây Ud do đó khi đấu vào lưới phải đấu tụ theo sơ đồ tam giác. Các tụ điện hạ thế thường được chế tạo kiểu 3 pha được đấu sẵn theo sơ đồ tam giác chịu điện áp dây. Về mặt vận hành: nếu đấu tụ theo sơ đồ tam giác có lợi hơn, so với cách đấu tụ theo sơ đồ Y cùng trị số điện dung C [Fara] như nhau thì dung lượng của tụ tăng được lên gấp 3, . Q = Ud2 C = ( 3 Uf )2 C = 3 QY Vì các phụ tải 1 pha thường nằm trong lưới điện phân phối tiêu phí công suất vô công nhỏ nên không bù cho 1 pha. Trong quá trình vận hành tụ điện nào cũng sinh sẽ ra 1 ít nhiệt lượng làm nóng nhẹ ở vỏ tụ điện. Nếu chất điện môi của tụ bị kém chất lượng tụ sẽ rất nóng gây ra tổn hao điện năng lớn. Tụ thường được đấu song song thêm điện trở phóng điện, tụ bù cao thế thường có điện trở phóng điện bằng 2M . Khi cắt điện tụ, điện tích dư sẽ phóng điện qua các điện trở song song . Đây là nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng của tụ điện. Với dung lượng 100 kVA thì suất tổn thất lớn nhất do tụ bù gây ra là 0,1 W/kVAr. Cách giảm tổn hao của tụ: Cần phải lựa chọn dung lượng tụ hợp lý. Chọn điểm đặt tụ bù tại nơi có Q lớn, cos thấp. Lựa chọn trị số điện trở phóng điện phù hợp với dung lượng bù nằm trong phạm vi quy định: 1W / 1kVAR. Nếu quá bù Qbù > Q rất dễ gây nên quá điện áp phá hỏng tụ. Để chống hiện tượng quá bù trong vận hành cần phải thường xuyên điều chỉnh dung lượng tụ bằng cách phân chia tụ bù thành các nhóm nhỏ và đặt thiết bị tự động Hình ảnh Các loại tụ bù điều chỉnh dung lượng bù. Câu hỏi 34: Trong hệ thống điện có trung điểm không nối đất khi xảy ra chạm đất 1 pha trên đường dây và chạm đất 1 pha trên thanh cái thì bảo vệ nào tác động? Hãy trình bày nguyên lý làm việc của 2 loại bảo vệ chạm đất trên? Trả lời: 1- Trường hợp chạm đất trên đường dây: - Khi cách điện 1 pha trên lưới điện bị hỏng thì xảy ra chạm đất. Trên đường dây xuất hiện dòng điện chạm đất (3I0). Dòng điện này đi từ phía đường dây về thanh cái trạm, lồng qua máy biến áp chính, về pha bị chạm đất rồi xuống đất. Dòng điện 3I0 này phụ thuộc vào + Tình trạng chạm đất (chạm đất qua điện trở nối đất lớn hay bé). + Chiều dài đường dây (km). + Cấp điện áp của lưới điện (kV). Giá trị dòng điện chạm đất có thể tính tương đối như sau:
Ul 3I0 = với ĐDK . 350 Ul 3I0 = với cáp ngầm. 10 Trong đó : l là chiều dài đường dây [ km ] U là điện áp của nguồn điện [ kV ] Hệ thống bảo vệ rơ le chạm đất 1 pha bao gồm: + Một máy biến dòng thứ tự không TI0 có dạng hình xuyến treo trên cổ cáp xuất tuyến. + Một rơ le thứ tự không RT0 được đấu vào máy biến dòng thứ tự không TI0 + Một rơ le trung gian đi tác động máy cắt điện của lộ đường dây đang có chạm đất. + Một rơ le điện áp báo chạm đất 3U0 đấu vào cuộn dây tam giác hở của TU. Bình thường sẽ không có dòng điện 3I0 đi qua rơ le. Khi xảy ra chạm đất một đường dây nào đó, lập tức trên máy biến dòng thứ tự không của đường dây đang có chạm đất xuất hiện dòng điện 3I0 , dòng điện này có chiều đi từ phía thanh cái ra đường dây, rơ le khởi động đi tác động máy cắt. Các đường dây khác có cùng chung thanh cái với đường dây đang bị chạm đất sẽ có dòng điện 3I0 đi từ phía đường dây về thanh cái. Các dòng điện 3I0 này cũng đi qua TI0 của bản thân nó nhưng có chiều ngược với chiều của đường dây có chạm đất. Để các bảo vệ chạm đất của nhiều đường dây không cùng khởi động một lúc, gây ra tác động sai người ta dùng phương pháp so sánh góc lệc pha của điện áp U= 100V~ lấy trên TU và dòng điện 3I0 lấy trên các TI0. Điện áp và các dòng điện này cấp cho các rơ le RT0, khẳng định được chỉ khi nào có dòng 3I0 đi từ phía thanh cái ra đường dây mới cho phép rơ le khởi động. Do dòng 3I0 nhỏ, 3I0 1A nên rơ le không khởi động được, cần phải tăng 3I0 lên bằng cách dùng thêm máy biến áp tạo trung tính. Máy biến áp tạo trung tính dùng để tạo ra dòng điện 3I0L. Khi chạm đất dòng điện 3I0L mang tính điện cảm xuất hiện trên các cuộn dây máy biến áp tạo trung tính cũng lồng qua máy biến áp chính và đi vào điểm chạm đất. Kết quả ta có dòng điện tổng 3I0 có giá trị lớn hơn dòng điện 3I0C nhiều, dòng điện 3I0C mang tính điện dung. Dòng điện chạm đất tổng 3I0 được tính như sau: 3I0 = 3I0L + 3I0C cộng véc tơ. 3I0 = 3I0L - 3I0C cộng đại số. + Với lưới điện 110kV đo điện áp cao, tuyến dây có chiều dài lớn nên khi xảy ra chạm đất 1 pha thì dòng điện chạm đất sẽ quá lớn cần phải giảm đi bằng cách nối đất trung điểm máy biến áp 110kV, Khi chạm đất 1 pha 110kV, điện áp của pha bị chạm đất bằng 0. Dòng điện tăng lên bằng dòng điện ngắn mạch 1 pha. Trong cuộn dây 110kV xuất hiện 1 dòng điện không cân bằng đi qua điểm nối đất chung: I A + IB + IC = I O Dòng điện IO đi qua cuộn dây 110kV mang tính điện cảm được ký hiệu là I0L. Dòng điện chạm đất tổng I0 được tính như sau:
I0 = I0C + I0L I0 = I0C - I0L Như vậy có thể điều chỉnh được dòng điện chạm đất bằng cách tăng giảm số điểm nối đất của các trung điểm cuộn dây máy biến áp 110kV. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chạm đất 1 pha trên đường dây 2- Trường hợp chạm đất trên thanh cái: Khi chạm đất một pha trên thanh cái cũng xuất hiện dòng điện chạm đất 3I0 Để khởi động bảo vệ chạm đất thì 3TI tổng phải đấu dây theo sơ đồ bộ lọc thứ tự không, 3 cuộn dây thứ cấp của 3 TI đấu theo sơ đồ sao đủ, từ điểm chung của 3 cuộn dây thứ cấp TI đến điểm nối đất ta đấu nối tiếp thêm một rơ le thứ tự không. Trong sơ đồ dưới RIa, RIb, RIc là 3 rơ le dòng điện dùng cho bảo vệ quá dòng, R3I0 là rơ le bảo vệ chạm đất. giangdt - Hỏi đáp qlvh điện 55
Câu hỏi 49: Dòng điện không tải của máy biến áp là gì? Cách thí nghiệm để xác định dòng điện không tải của một máy biến áp? Trả lời: Khi máy biến áp được đấu vào nguồn điện, cuộn dây thứ cấp máy biến áp để hở mạch, trong cuộn dây sơ cấp máy biến áp sẽ có dòng điện không tải chạy qua. Dòng điện không tải được ký hiệu là Io. Khi máy biến áp vận hành không tải sẽ xuất hiện từ thông khép kín chạy trong lõi thép, do có từ trở nên lõi thép bị phát nóng gây ra tổn hao không tải. Tổn hao không tải được xác định gián tiếp qua số đo của dòng điện Io. Dòng điện không tải Io cho biết mức độ tổn hao không tải của máy biến áp lớn hay nhỏ. Dòng điện không tải thường được tiêu chuẩn hoá với từng nhà chế tạo. Độ lớn của dòng điện không tải phụ thuộc vào. - Chất lượng thép si lích dùng để làm mạch từ có độ thẩm từ cao hay thấp. - Độ dầy của lõi thép si lích. - Chất lượng cách điện của lá thép. - Công nghệ chế tạo (đột dập, lắp ghép mạch từ ...) tốt hay xấu. Thí nghiệm không tải trước khi vận hành thường được làm như sau: - Dùng hợp bộ thử nghiệm làm thiết bị đo (hợp bộ K50 hoặc K540). - Tạo điện áp thấp 220V~ đưa vào cuộn dây máy biến áp có điện áp định m nhỏ, cuộn dây còn lại để hở mạch. ức U~ Máy biến áp Máy biến áp Đo lường Thí nghiệm Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải 1 pha Trong vận hành dòng không tải Io đo được không cần đúng bằng trị số thực mà chỉ dùng làm cơ sở để xác định xem cuộn dây của máy biến áp có bị chạm chập hay không. Nếu có hiện tượng chạm chập trong cuộn dây thì dòng điện không tải giữa các pha đo được sẽ bị lệch nhau và sẽ sai khác với dòng không tải của nhà chế tạo, lúc này không được phép đóng điện máy biến áp. V các từ thông 3 pha đi qua trụ giữa của lõi thép bị ngược chiều nhau nên tại trụ giữa từ thông sẽ có trị số nhỏ hơn từ thông của 2 trụ bên, dẫn đến dòng điện không tải của pha B nhỏ hơn dòng điện không tải của hai pha A và C. Dòng điện không tải của 2 pha bên A và C bằng nhau. Trường hợp khi làm thí nghiệm không tải bằng nguồn điện 1 pha cũng sẽ xuất hiện sự lệch dòng không tải tương tự như trường hợp thí nghiệm dòng không tải 3 pha nhưng nguyên nhân lại do trụ giữa (pha B) có tổn thất từ lớn hơn hai trụ bên (pha A,C).
Câu hỏi 51: Điện áp ngắn mạch UN% là gì? Cách làm thí nghiệm để xác định điện áp ngắn mạch UN%? Điện áp ngắn mạch là điện áp xuất hiện trên nội bộ cuộn dây máy biến áp khi máy biến áp mang tải định mức I2= I2đm Điện áp ngắn mạch ký hiệu là UN hoặc UK có đơn vị tính là (kV) hoặc (V) được gọi là điện áp ngắn mạch tuyệt đối. Điện áp ngắn mạch của một máy biến áp được xác định thông qua thí nghiệm ngắn mạch. Khi biết điện áp ngắn mạch tuyệt đối UN ta tính được điện áp ngắn mạch tương đối. Điện áp ngắn mạch tương đối được tính theo phần trăm (%) UN UN% = 100 UN% là hằng số U đm Trên biển nhãn mác máy biến áp thường ghi UN % hoặc UK % Điện áp ngắn mạch gây ra tổn thất công suất ngắn mạch, tổn thất công suất ngắn mạch được tính như sau: PN = UN. I 2đm Tổn thất công suất ngắn mạch thực tế PN phụ thuộc vào mức độ mang tải của máy biến áp trong vận hành. sẽ vì khi có tải mới xuất hiện tổn thất điện áp trong cuộn dây Nếu I2 = 0 thì UN = 0, PN = 0 Nếu I2 = I 2đm thì UN = UNđm, PN = Pđm Như vậy Điện áp ngắn mạch UN % cho biết tổn thất điện năng trong nội bộ cuộn dây máy biến áp. Tổn thất công suất ngắn mạch PN phụ thuộc vào tình trạng mang tải của máy biến áp. Do cuộn dây máy biến áp thường quấn bằng dây đồng nên PN còn được gọi là tổn thất đồng. U~ Máy biến áp Máy biến áp Đo lường Thí nghiệm SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH
Cách thí nghiệm để xác định điện áp ngắn mạch UN % theo sơ đồ nguyên lý ta tiến hành như sau: Làm ngắn mạch cuộn dây thứ cấp qua một đồng hồ am pe. Cuộn dây sơ cấp của máy biến áp đấu vào máy biến áp đo lường, tăng dần điện áp cho đến khi kim đồng hồ am pe (A) chỉ trị số dòng điện định mức của cuộn dây thứ cấp lúc đó điện áp chỉ thị trên đồng hồ vôn (V) chính là điện áp ngắn mạch. Ta ký hiệu là UN UK. UN% hoặc UK%. Trong thực tế thí nghiệm ngắn mạch được làm bằng phương pháp quy đổi: + Không cần tăng dòng điện ngắn mạch đến trị số định mức. + Sau khi có kết quả đo điện áp và dòng điện ta quy đổi lại theo biểu thức sau: U Ntn UN U Ntn I2đm = UN = INtn I2đm INtn UN UN% = 100 U đm Trong đó: + U Ntn Điện áp ngắn mạch thí nghiệm. + INtn Dòng điện ngắn mạch thí nghiệm. + UN Điện áp ngắn mạch ứng với dòng điện định mức của cuộn dây thứ cấp. + I 2đm Dòng điện ngắn mạch định mức của cuộn dây thứ cấp.