Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Chia sẻ: Lạc Vũ Chi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp học viên trình bày khái quát được các khái niệm cơ bản về hệ thống cung cấp điện, hệ thống chống sét và nối đất; phân tích được sơ đồ cấp điện và sơ đồ thay thế mạng điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo quyết định số: …. /QĐ … ngày … tháng … năm … của Hiệu trưởng Quảng Ninh, năm 2021 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình (bài giảng) nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Cung cấp điện là một trong những môn học chuyên ngành được biên soạn dựa trên chương trình khung và chương trình chi tiết của trường Cao Đẳng nghề Xây dựng ban hành năm 2021 dành cho hệ Cao Đẳng Nghề Điện công nghiệp. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo của nhà trường và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Giáo trình này gồm chương: Chương 1: Tổng quan về cung cấp điện Chương 2: Tính toán kinh tế, kỹ thuật trong cung cấp điện xí nghiệp Chương 3: Hệ thống chống sét, nối đất Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành sửa chữa đường dây và trạm biến áp. Mặc dù nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng, song thiếu sót là khó tránh. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn! Mọi đóng góp xin gửi về đại diện nhóm tác giả theo hòm thư: khoadiencdxd@gmail.com Quảng Ninh, ngày tháng năm 2021 Chủ biên ThS. Vũ Thị Thơ Những người tham gia: - - 3
MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................................................................... 3 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN.......................................................................... 5 I. Vị trí, tính chất của môn học ............................................................................................... 5 II. Mục tiêu môn học .............................................................................................................. 5 III. Nội dung chính: ................................................................................................................ 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN ................................................................ 6 2.1. Hệ thống cung cấp điện ................................................................................................... 6 2.1.1 Lưới điện. .................................................................................................................. 6 2.1.2 Phân loại.....................................................................................................................7 2.1.3 Yêu cầu đối vưới phương án cung cấp điện. ............................................................. 7 2.1.4 Cấu trúc hệ thống truyền tải ...................................................................................... 9 2.1.5 Các ký hiệu thường dùng ......................................................................................... 16 2.2 Trạm biến áp………………………………………………………………………….19 2.2.1 Trạm biến áp phân phối……………………………………………………………19 2.2.2 Trạm phân phối……………………………………………………………………21 2.2.3 Trạm biến áp trung gian……………………………………………...……………22 2.3. Phụ tải điện ................................................................................................................... 28 2.3.1. Đặc tính của phụ tải điện .....................................................................................................29 2.3.2. Xác định phụ tải tính toán....................................................................................................29 2.3.3. Dự báo phụ tải…………………………………………………………………….34 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 ..................................................................................... 1936 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KINH TẾ, KỸ THUẬT TRONG CCĐ XÍ NGHIỆP …………..37 2.1. Sơ đồ thay thế ................................................................................................................ 37 2.1.1 Sơ đồ thay thế đường dây ........................................................................................ 37 2.1.2 Sơ đồ thay thế máy biến áp...................................................................................... 38 2.2 Tính toán trong mạng điện phân phối ............................................................................. 38 2.2.1. Tính toán tổn thất công suất, điện năng .................................................................. 38 2.2.2. Tính toán tổn thất điện áp…………………………………………………………45 2.3. Tính chọn dây dẫn, thiết bị …………………………………………………………...47 2.3.1. Tính chọn dây dẫn cáp……………………………………………………………47 2.3.2. Tính chọn thiết bị…………………………………………………………………50 2.4. Nâng cao hệ số công suất …………………………………………………………….54 2.4.1. Hệ số công suất và ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất …………………………54 2.4.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất ……………………………………………55 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 ......................................................................................... 60 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT .............................................................. 62 2.1 Hệ thống nối đất ......................................................... Error! Bookmark not defined.62 2.1.1. Khái niệm cơ bản về nối đất. .................................................................................. 62 2.1.2. Thiết bị hệ thống nối đất ......................................................................................... 65 2.1.3. Tính toán nối đất ..................................................................................................... 68 2.2. Hệ thống chống sét ........................................................................................................ 70 2.2.1. Khái niệm cơ bản .................................................................................................... 70 2.2.2. Thiết bị hệ thống chóng sét..................................................................................... 72 2.2.3 Tính toán chống sét................................................................................................. 76 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 ......................................................................................... 78 PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 84 4
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Tên môn học: Cung cấp điện Mã môn học: MH 20 Thời gian thực hiện môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 0 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí: Môn học được bố trí học song song với các mô đun: Kỹ thuật PLC, Chuyên đề điều khiển lập trình cỡ nhỏ… - Tính chất: Là môn học lý thuyết chuyên môn của nghề. II. Mục tiêu môn học - Về kiến thức: + Trình bày khái quát được các khái niệm cơ bản về hệ thống cung cấp điện, hệ thống chống sét và nối đất. + Phân tích được sơ đồ cấp điện và sơ đồ thay thế mạng điện. - Về kỹ năng: + Tính toán xasxc định được phụ tải tính toán, tổn thất trong mạng điện; tính chọn được dây dẫn, cáp, thiết bị trong mạng điện; tính toán hệ thống chống sét, nối đất đảm bảo yêu cầu. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, chủ động, sáng tạo và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc. III. Nội dung chính: 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1. Mục tiêu - Kiến thức: Trình bày được các khái niệm cơ bản về hệ thống cung cấp điện. - Kỹ năng: Xác định được phụ tải tính toán đúng yêu cầu kỹ thuật. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc trong quá trình học tập và công việc. 2. Nội dung 2.1. Hệ thống cung cấp điện Điện năng ngày càng phổ biến vì dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác như: cơ, hóa, nhiệt năng… ; được sản xuất tại các trung tâm điện và được truyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao. Trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có một số đặc tính: + Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện. + Các quy trình điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu cố sự cố xảy ra, vì vậy thiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao. Định nghĩa: hệ thống điện bao gồm các khâu sản xuất ra điện năng; khâu truyền tải; phân phối và cung cấp điện năng đến tận các hộ dùng điện (Hình 1.1) Nl sơ cấp 220 110 10 kV ~ kV kV ~ NMĐ1 10 kV 35 kV NMĐ2 sản xuất & tryền tải (phát dẫn điện) 6; 10 kV Phân phối & cung cấp điện năng (ccđ) 0,4 kV Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống điện 2.1.1. Lưới điện Lưới điện Việt Nam hiện có các cấp điện áp: 0,4; 6; 10; 22; 35; 110; 220 và 500kV. tương lai sẽ chỉ còn các cấp: 0,4; 22; 110; 220 và 500kV. Có nhiều cách phân loại lưới điện: Theo điện áp: siêu cao áp (500kV), cao áp (220, 110kV), trung áp (35, 22, 10, 6kV) và hạ áp (0,4kV). 6
Theo nhiệm vụ: lưới cung cấp (500, 220, 110kV) và lưới phân phối (35, 22, 10, 6 và 0,4kV). Ngoài ra, có thể chia theo khu vực, số pha, công nghiệp, nông nghiệp… 2.1.2. Phân loại lưới điện Căn cứ vào trị số điện áp: Chia ra làm 4 loại đó là: Lưới siêu cao áp (500kV), lưới cao áp (110, 220kV), lưới trung áp (6,10, 22, 35kV), lưới hạ áp (0,4kV). Căn cứ vào nhiệm vụ có 2 loại: lưới cung cấp và lưới phân phối Căn cứ vào số pha có lưới 1pha và 3 pha Căn cứ vào đối tượng cấp điện có lưới công nghiệp, nông nghiệp, đô thị. 2.1.3. Yêu cầu đối với phương án cung cấp điện 2.1.3.1. Độ tin cậy cung cấp điện + Độ tin cậy cung cấp điện là khả năng của hệ thống cung cấp điện đảm bảo liên tục cung cấp điện với chất lượng điện định trước trong khoảng thời gian định trước. + Hộ tiêu thụ là bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện .Tùy theo mức độ quan trọng mà hộ tiêu thụ được phân thành ba loại: * Hộ loại I: là hộ mà khi sự cố ngừng cung cấp điện sẽ gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế, đe doạ đến tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng, có hại lớn về chính trị – gây những thiệt hại do đối loạn qui trình công nghệ. Hộ loại I phải được cung cấp điện từ 2 nguồn độc lập trở lên. Xác suất ngừng cung cấp điện rất nhỏ, thời gian ngừng cung cấp điện thường chỉ được phép bằng thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ. Xí nghiệp công nghiệp: nhà máy hóa chất, văn phòng chính phủ, phòng mổ bệnh viện…Xí nghiệp mỏ:Quạt gió chính và các thiết bị phục vụ cho nó, các thiết bị thông gió đặt ở giếng gió phụ, quạt thông gió cục bộ cho các gương lò cụt trong các mỏ có khí bụi nổ loại 3 và siêu hạng. * Hộ loại II: Là hộ tuy có tầm quan trọng lớn nhưng khi ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất v.v… hộ loại II được cung cấp điện từ 1 hoặc 2 nguồn – thời gian ngừng cung cấp điện cho phép bằng thời gian để đóng thiết bị dự trữ bằng tay. Xí nghiệp công nghiệp: nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm, các khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu… * Hộ loại III: Mức độ tin cậy thấp hơn, gồm các hộ không nằm trong hộ loại 1 và 2. Cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế phần tử sự cố nhưng không quá một ngày đêm. Hộ loại III thường được cung cấp điện bằng một nguồn. Cách chia hộ như vậy chỉ là tạm thời trong giai đoạn nền kinh tế còn thấp kém, đang hướng đến mục tiêu các hộ phải đều là hộ loại 1 và được cấp điện liên tục. 2.1.3.2. Chất lượng điện Chất lượng điện được thể hiện qua hai thông số: tần số (f) và điện áp (U). Các trị số này phải nằm trong phạm vi cho phép. 7
Trung tâm điều độ quốc gia và các trạm điện có nhiệm vụ giữ ổn định các thông số này: Tần số f được giữ 50 ± 0,5Hz và Điện áp yêu cầu độ lệch |δU|= U – Uđm≤5%Uđm. Lưu ý độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp (hiệu số điện áp giữa đầu và cuối nguồn của cùng cấp điện áp). 2.1.3.3. Tính kinh tế - Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉ tiêu: vốn đầu tư và chi phí vận hành: + Vốn đầu tư một công trình điện bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận chuyển, thí nghiệm, thử nghiệm, mua đất đai, đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu. + Phí tổn vận hành bao gồm các khoản tiền phải chi phí trong quá trình vận hành công trình điện: lương cho cán bộ quản lý, kỹ thuật, vận hành, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa, chi phí cho thí nghiệm thử nghiệm, do tổn thất điện năng trên công trình điện. - Thông thường hai loại chi phí này mâu thuẫn nhau. Phương án cấp điện tối ưu là phương án dung hòa hai chi phí trên, đó là phương án có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất. Z = (avh + atc)K+ c. A Trong đó: avh: hệ số vận hành, với đường dây trên không lấy 0,04; cáp và trạm biến áp lấy 0,1. atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn = 1/Ttc , với lưới cung cấp điện Ttc = 5 năm K: vốn đầu tư. A:tổn thất điện 1 năm. c: giá tiền tổn thất điện năng (đ/kWh). 2.1.3.4. Tính an toàn An toàn là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hằng đầu khi thiết kế, lắp đặt, vận hành công trình điện. An toàn cho người vận hành, an toàn cho thiết bị, công trình điện, an toàn cho mọi người dân, an toàn cho các công trình dân dụng lân cận. Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ triệt để các qui định, nội qui an toàn. Ví dụ như khoảng cách an toàn từ dây dẫn tới mặt đất, khoảng cách an toàn giữa công trình điện và công trình dân dụng v.v… 2.1.3.5. Tính tự động hóa cao Vì các quá trình cơ điện diễn ra trong hệ thống điện xảy ra trong thời gian rất ngắn, nên việc đưa ra các quyết định và thao tác cần thiết để đảm bảo an ninh và chế độ vận hành ổn định của lưới điện cần có sự trợ giúp của các hệ thống giám sát và tự động hóa cao. 8
2.1.3.6. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án cung cấp điện Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua hai chỉ tiêu: tổng vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm. Trong hai chỉ tiêu này, vốn đầu tư ban đầu được bỏ ra trong thời gian ngắn trong khi đó chi phí vận hành hàng năm thì phân bố trong nhiều năm. + Tổng vốn đầu tư ban đầu V: Việc xác định tổng vốn đầu tư ban đầu V hầu như dựa hoàn toàn vào các ước lượng. Các dữ liệu trong quá quá khứ cũng như dữ liệu hiện tại chỉ giúp tăng cường độ tin cậy, nâng cao độ chính xác đến mức có thể vì luôn có sự thay đổi của giá cả và sự tiến bộ trong công nghệ. + Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm bao gồm các khoản tiền phải chi phí trong quá trình vận hành công trình điện: Tiền lương cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành, tiền bảo dưỡng định kỳ, tiền sửa chữa, trung tu, đại tu, tiền thử nghiệm, thí nghiệm, tiền tổn thất điện năng trên công trình điện. Thường thì hai khoản kinh phí này luôn mâu thuẫn nhau, nếu vốn đầu tư lớn thì phí tổn vận hành nhỏ và ngược lại. Ví dụ: nếu chọn tiết diện dây dẫn nhỏ thì tiền mua ít đI nhưng tiền tổn thất điện năng lại tăng lên do điện trở dây lớn hơn; Nếu mua thiết bị điện lọai tốt thì đắt tiền nhưng giảm được phí tổn vận hành do ít phải sửa chữa, bảo dưỡng... Phương án cấp điện tối ưu là phương án tổng hòa hai đại lượng trên, đó là phương án có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất. 2.1.4. Cấu trúc hệ thống truyền tải Hệ thống điện gồm 3 khâu cơ bản đó là: Nguồn điện, truyền tải điện và hộ tiêu thụ điện. - Nguồn điện là các nhà máy điện ( nhiệt điện, thủy điện...) - Truyền tải điện + Mạng truyền tải: Mục đích của mạng truyền tải trên không là truyền tải năng lượng từ các nhà máy phát ở các nơi khác nhau đến mạng phân phối. Mạng phân phối là nơi cuối cùng cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ. Các đường dây truyền tải cũng nối kết các hệ thống điện lân cận. Điều này không những cho phép điều phối kinh tế năng lượng giữa các vùng trong quá trình vận hành bình thường mà còn cho phép chuyển tải năng lượng giữa các vùng trong điều kiện sự cố. Mạng truyền tải có điện áp dây trên 60kV và được tiêu chuẩn hóa là 69kV, 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV và 765kV (tiêu chuẩn ASNI). Điện áp truyền tải trên 230 kV thường được coi là siêu cao áp. + Mạng phân phối Mạng phân phối là phần kết nối các trạm phân phối với các hộ tiêu thụ. Các đường dây phân phối sơ cấp thường ở cấp điện áp từ (4  34,5)kV và cung cấp điện 9
cho một vùng địa lý được xác định trước. Một vài phụ tải công nghiệp nhỏ được cung cấp trực tiếp bằng đường dây cáp sơ cấp. Mạng phân phối thứ cấp giảm điện áp để sử dụng cho các hộ phụ tải dân dụng và kinh doanh. Dây và cáp điện không được vượt quá vài trăm mét chiều dài, sau đó cung cấp năng lượng cho các hộ tiêu thụ riêng biệt. Mạng phân phối thứ cấp cung cấp cho hầu hết các hộ tiêu thụ ở mức 240/120V ba pha 4 dây, 400/240V ba pha 4 dây, hay 480/277V ba pha 4 dây. Ngày nay, năng lượng cung cấp cho hộ tiêu thụ điển hình được cung cấp từ máy biến áp, giảm điện áp cung cấp xuống 400/240V sử dụng ba pha 4 dây. - Hộ tiêu thụ điện: Gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế, công nghiệp, nông nghiệp.. Hộ tiêu thụ điện hay còn gọi là hộ dùng điện, phụ tải điện. Trong hệ thống năng lượng thì phụ tải điện rất đa dạng và được phân thành nhiều loại dưới các khía cạnh xem xét khác nhau. *.Theo ngành nghề: Phụ tải được phân làm 2 loại: + Phụ tải công nghiệp. + Phụ tải kinh doanh và dân dụng. *.Theo chế độ làm việc: Phụ tải được phân làm 3 loại: + Phụ tải làm việc dài hạn. + Phụ tải làm việc ngắn hạn. + Phụ tải làm việc ngắn hạn lặp lại. *. Theo yêu cầu liên tục cung cấp điện: Phụ tải được phân làm 3 loại:  Phụ tải loại 1 (hộ loại 1): - Là những hộ rất quan trọng không được để mất điện, nếu xảy ra mất điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng, cụ thể: - Làm ảnh hưởng trực tiếp đến chính trị, an ninh quốc phòng, mất trật tự xã hội: đó là sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao, các đại sứ quán, nhà ga, bến xe, trục giao thông chính trong thành phố v.v… - Làm thiệt hại lớn về kinh tế: đó là khu công nghiệp, khu chế xuất, dầu khí, luyện kim, nhà máy cơ khí lớn, trạm bơm nông nghiệp lớn v.v…Những hộ này đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân hoặc có giá trị xuất khẩu cao đem lại nhiều ngoại tệ cho đất nước. - Gây hậu quả nghiêm trọng về tính mạng con người. - Hộ loại 1 phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, yêu cầu có nguồn dự phòng. Tức là hộ loại 1 phải được cấp điện ít nhất là từ hai nguồn độc lập. 10
- Thời gian mất điện cho phép ở hộ loại 1 bằng với thời gian đóng nguồn dự phòng với các thiết bị tự động.  Phụ tải loại 2 (hộ loại 2): - Là những hộ tương tự như hộ loại 1, nhưng hậu quả do mất điện gây ra không nghiêm trọng bằng như hộ loại 1. - Hộ loại 2 bao gồm: các xí nghiệp chế tạo hằng tiêu dùng (như xe đạp, vòng bi, bánh kẹo, đồ nhựa, đồ chơi trẻ em v.v…) và thương mại, dịch vụ (khách sạn, siêu thị, trung tâm thương mại lớn v.v….) - Hộ loại này nếu ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến những thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động. Phương án cung cấp điện cho hộ lọai 2 có thể có hoặc không có nguồn dự phòng. Nguồn dự phòng có hay không là kết quả của bài toán so sánh giữa vốn đầu tư phải tăng thêm và giá trị thiệt hại về kinh tế do ngừng cung cấp điện.  Phụ tải loại 3 (hộ loại 3): - Là những hộ không quan trọng, đó là hộ ánh sáng sinh hoạt đô thị và nông thôn. - Thời gian mất điện cho bằng thời gian sửa chữa thay thế thiết bị, nhưng thường không quá một ngày đêm. - Phương án cung cấp điện cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn. - Cần nhớ là cách phân loại hộ dùng điện như trên chỉ là tạm thời, chỉ thích hợp với giai đoạn nền kinh tế của nước ta còn thấp kém. Khi kinh tế phát triển đến mức nào đó thì tất cả các hộ dùng điện sẽ là loại một, được cấp điện liên tục. a, Dây dẫn, cáp điện Để tải điện người ta dùng dây dẫn và cáp. So với dây dẫn tải điện bằng cáp đắt tiền hơn nhưng mỹ quan hơn, vì thế cáp trung và hạ áp thích hợp cho lưới điện đô thị và xí nghiệp. Tải điện bằng dây dẫn rẻ tiền, dễ sửa chữa và thay thế thường được dùng trên lưới trung áp và khu vực nông thôn. * Các loại dây dẫn: Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện và dây trần. Dây bọc cách điện: thường dùng trên lưới hạ áp, dây bọc có nhiều loại: một sợi, nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đôi… vật liệu thông dụng là đồng và nhôm. Ký hiệu: m(n, f), trong đó: m là dây đồng; n là số dây; f là tiết diện dây. Dây trần: dùng cho mọi cấp điện áp. Có các loại như: nhôm, thép, đồng và nhôm lõi thép. VD: A-70, ΠC-25, M-50, Hình 1.2. Cáp và dây trần AC-50... 11
Trong đó dây nhôm và nhôm lõi thép được dùng phổ biến cho đường dây trên không, trong đó phần nhôm làm nhiệm vụ dẫn điện và phần thép tăng độ bền cơ học. Ký hiệu: loại dây (A,AC) - f, trong đó: A là dây nhôm; AC dây nhôm lõi thép; f là tiết diện, VD; AC-70, AC-50, A-25... Ký hiệu cho mạng điện: loại dây (n.f +1.fo) với n là số dây pha và fo tiết điện dây trung tính, VD: 3x3,2+1x2,8... *. Các loại cáp - Cấu tạo cáp: Cáp lực gồm các phần tử chính sau: lõi, cách điện và lớp vỏ bảo vệ. + Lõi (ruột dẫn điện): Vật liệu cơ bản dùng làm ruột dẫn điện của cáp là đồng hay nhôm kỹ thuật điện. Ruột cáp có các hình dạng tròn, quạt, hình mảnh. Ruột có thể gồm một hay nhiều sợi. + Lớp cách điện: Lớp vật liệu cách điện cách ly các ruột dẫn điện với nhau và cách ly với lớp bảo vệ. Hiện nay cách điện của cáp thường dùng là nhựa tổng hợp, các loại cao su, giấy cách điện, các loại dầu và khí cách điện. + Lớp vỏ bảo vệ: Lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ cách điện của cáp tránh ẩm ướt, tránh tác động của hóa chất do dầu tẩm thoát ra do hư hỏng cơ học cũng như tránh ăn mòn, han gỉ khi đặt trong đất. Lớp vỏ bảo vệ dây dẫn là đai hay lưới bằng thép, nhôm hay chì. Ngoài cùng là lớp vỏ cao su hoặc nhựa tổng hợp. - Phân loại cáp: Cáp có thể phân loại theo nhiều cách: Theo số lõi: một, hai, ba hay bốn lõi. Thông thường cáp cao áp chỉ có một lõi. Theo vật liệu cách điện: giấy cách điện (có tẩm hay không tẩm), cách điện cao su hay nhựa tổng hợp và cách điện tổ hợp. Theo mục đích sử dụng: hạ, trung và cao áp, ngoài ra còn có cáp rado và cáp thông tin. Theo lĩnh vực sử dụng: cáp dùng cho hàng hải, hàng không, dầu mỏ, hầm mỏ, trong nước hay cho các thiết bị di chuyển (cần cẩu, cần trục…) 12
- Cáp điện mỏ: + Cáp điện mỏ được sử dụng để truyền tải điện năng đến cung cấp cho các phụ tải trong những trường hợp không sử dụng được đường dây trên không. + Ở mỏ lộ thiên, cáp điện chủ yếu dùng để cung cấp cho các máy móc di dộng như máy xúc, máy khoan, máy ép khí di động.... Cáp điện cũng được sử dụng để để đấu thiết bị điện (tủ cao áp, máy biến áp..) ít di động vào đường dây trên không. + Trong các mỏ hầm lò, luật an toàn quy định không được dùng dây trần hoặc dây bọc cách điện thông thường để truyền tải điện năng, do đó mạng điện cố định thường sử dụng cáp bọc thép, còn mạng điện di động sử dụng cáp mềm. Cáp điện trong mỏ hầm lò có khối lượng và chiều dài lớn, nên là khâu yếu nhất và dễ gây ra các tai họa nhất. Do đó, cáp điện trong mỏ được chế tạo đặc biệt để thỏa mãn các yêu cầu đặc biệt của mỏ. Ngoài ra, việc lắp đặt, vận hành, sửa chữa cáp điện trong điều kiện mỏ cũng có những đặc điểm riêng. b, Hệ thống truyền tải trên không Hệ thống truyền tải điện trên không là hệ thống sử dụng dây dẫn điện (thường dây trần) cách điện bằng không khí, có các bộ phận cơ bản sau: - Cột: lưới cung cấp điện trung áp dùng 2 loại cột: cột vuông và cột ly tâm, ký hiệu H và LT. + Cột vuông (cột chữ H): thường chế tạo cỡ 7,5 và 8,5m. Cột H7,5 dùng cho lưới hạ áp và H8,5 dùng cho lưới hạ áp và lưới 10kV. + Cột ly tâm (cột tròn): các cột được đúc dài 10 và 12m, các đế cột dài 6, 8 và 10m. Cột và đế được nối với nhau nhờ các măng xông hay mặt bích, từ đó có thể có các cột 10, 12, 16, 20, 22m. Các cột còn được phân loại thành A, B, C, D theo khả năng chịu lực (được tra ở các bảng). - Xà: dùng để đỡ dây dẫn và cố định khoảng cách giữa các dây, được làm bằng sắt hoặc bê tông kích thước tùy vào cấp điện áp. Trên xà có khoan sẵn các lỗ để bắt sứ,11khoảng cách giữa hai lỗ khoan (cũng là khoảng cách giữa hai dây) từ 0,3÷0,4m đối với đường dây hạ áp, từ 0,8÷1,2m với đường dây 10kV, từ 1,5÷2m với đường dây 35kV. - Sứ: sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện vừa làm vật cách điện giữa các bộ phận đó với đất. Vì vậy sứ phải đủ độ bền, chịu được dòng ngắn mạch đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá điện áp. Sứ cách điện thường được thiết kế và sản xuất cho cấp điện áp nhất định và được chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanh cái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường hoặc nhà. + Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo. + Sứ treo: có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài và chịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và số lượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việc dùng chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng cách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ. Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song 13
song, khi tăng cường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng được thực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên dụng. Việc kẹp dây vào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên dụng. Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau. +Điện áp (kV) 3-10 KV ,số đĩa sứ 1 + Điện áp (kV) 35 KV, số đĩa sứ 3 +Điện áp (kV) 110 KV, số đĩa sứ 7 +Điện áp (kV) 220 KV, số đĩa sứ 13 Ti sứ là chi tiết được gắn vào sứ đứng bằng cách vặn ren và chèn ximăng, cát được dùng làm trụ để kẹp chặt sứ với xà trên cột điện. Ti sứ được làm bằng thép, được sơn phủ hay mạ để chống gỉ. - Móng cột: có nhiệm vụ chống lật cột. Trong vận hành cột điện chịu lực kéo của dây và lực của gió bão.12 - Dây néo: tại các cột néo (cột đầu, cuối và góc đường dây), để tăng cường chịu lực kéo cho các cột này các dây néo được đặt ngược hướng lực kéo dây. - Bộ chống rung: chống rung cho dây dẫn do tác dụng của gió. Bộ chống rung gồm 2 quả tạ bằng gang nối với nhau bằng cáp thép, đoạn cáp được kết vào đường dây nhờ kẹp. Ngoài ra, trên cột và các xà đỡ còn được lắp đặt các tiết bị điện để phục vụ cho việc vận hành và bảo vệ hoạt động của lưới điện như: các cầu chì tự rơi, máy cắt phụ tải, dao cách ly, thiết bị tự đóng lạ c, Hệ thống truyền tải ngầm: Hệ thống truyền tải ngầm là hệ thống cáp điện được chôn ngầm dưới đất. Trong hệ thống này bắt buộc phải sử dụng cáp ngầm có tính chất cách điện, chịu nước và chịu cơ học tốt. Những loại cáp này có khả năng hiển thị thấp và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết xấu. Tuy nhiên, chi phí của những loại cáp này cao và quá trình lắp đặt tốn nhiều thời gian thay vì xây dựng trên cao. Việc phát hiện ra các lỗi trong đường dây điện ngầm mất nhiều thời gian cho việc sửa chữa cũng như xác định vị trí. Ở các khu vực đô thị, loại đường truyền này được bao bọc bởi lớp bảo vệ bằng chất lỏng điện môi và một đường ống kim loại được cố định hoặc lan truyền qua các máy bơm. Hiện nay, có hai loại cáp điện ngầm được lắp ráp trong ống và cáp điện môi đặc. Loại đầu tiên được luân chuyển xung quanh cáp để kiểm soát nhiệt cũng như bảo vệ cáp. Loại cáp thứ hai không yêu cầu chất lỏng và nó là tiến bộ nhất hiện nay trong công nghệ. Các loại cáp điện ngầm phổ biến nhất bao gồm: - HPFF (Ống nạp chất lỏng áp suất cao) - HPGF (Ống nạp khí áp suất cao) - SCFF (Chất lỏng tự chứa) - XLPE (Cáp rắn Polyethylene liên kết chéo) 14
Đặc điểm của truyền tải điện ngầm Các tính năng chính của truyền tải điện ngầm bao gồm những điều sau đây. * Xây dựng Việc xây dựng cáp điện ngầm tốn kém và phải đảm bảo an toàn chống ăn mòn, ẩm ướt, chấn thương cơ học và ảnh hưởng của đất do tác động của môi trường. Việc xây dựng các loại cáp này trong lòng đất là tốn kém so với cáp điện trên không vì những loại cáp này đơn giản và không cần bất kỳ lớp cách điện cũng như lá chắn nào. * Lắp đặt Quá trình lắp đặt cáp điện ngầm đòi hỏi phải đào bới trong khi đối với đường dây trên không thì đặt trên cột. Do một số tuyến dịch vụ tiện ích, điều này có thể phức tạp với một loại dịch vụ giá trị khác như đường ống dẫn khí, dầu và đường cống. Các vấn đề khác có thể xảy ra do đất, đá và nước rời trên đường sẽ đắt hơn để phù hợp. * Tản nhiệt Tản nhiệt trong cáp truyền tải điện ngầm một phần có các lớp cách điện cũng như bảo vệ như vỏ bọc và giáp. Do đó, hầu hết nhiệt được duy trì gần cáp. * Kích thước dây dẫn So với cáp trên không, cáp ngầm có dây dẫn rất lớn với cùng một lượng điện năng. Như cáp truyền tải điện ngầm có hệ thống làm mát nhân tạo. * Khả năng mang của điện áp Các dây cáp truyền tải điện ngầm bị hạn chế bởi việc xây dựng tốn kém và tản nhiệt. Do những lý do này, một cáp ngầm truyền tải tới 33 kilovolt. * Nhận biết lỗi và sửa chữa Rất phức tạp để nhận ra các sự cố trong quá trình truyền tải điện ngầm. Vì mất nhiều thời gian tìm kiếm cũng như sửa chữa cáp ngầm . * An ninh Công cộng Cáp điện truyền tải điện đi ngầm rất an toàn với môi trường, công cộng, động vật, ... Loại cáp này không bị tác động và ảnh hưởng bởi các điều kiện cũng như cây cối, tai nạn, động vật, gió bão, nhiễu vật lý, gió thổi trực tiếp làm hư hỏng các cực, dây cáp, v.v. * Hiệu ứng trục xuất sét Các cáp truyền tải điện ngầm không bị ảnh hưởng bởi quá trình đuổi sét. * Giảm điện áp & nhiễu Các loại cáp này không gây trở ngại cho các đường liên lạc gần TV, radio, phóng điện hào quang. 15
* Tuổi thọ Tuổi thọ của cáp truyền tải điện ngầm thấp so với cáp treo trên không. * Tác động sinh thái Cáp điện ngầm truyền tải điện có thêm lợi ích về sức khỏe, sinh thái do giảm tiếng ồn và quản lý nhà máy ưu việt. Ngoài ra, những loại cáp này có khả năng mất truyền thấp, giảm tác hại và tai nạn. * Sử dụng đất Cáp điện truyền tải điện ngầm sử dụng đất tốt dẫn đến nâng cao giá trị của tài sản. Ưu điểm và nhược điểm của đường truyền ngầm Các lợi thế của đường dây tải điện ngầm bao gồm các nội dung sau. - Ít thiệt hại do các điều kiện thời tiết khác nhau như gió, đóng băng, sét, lốc xoáy, v.v. - Không có nguy cơ cháy - Phạm vi phát xạ EMF (trường điện từ) sẽ bị giảm vào khu vực gần đó. - Cáp truyền tải điện đi ngầm cần một dải nhỏ khoảng 1 đến 10 mét để lắp đặt. - Những loại cáp này có ít nguy cơ bị trộm hơn và các kết nối bị cấm. - Các loại cáp này được bảo vệ nhiều và rẻ hơn Các nhược điểm của đường dây tải điện ngầm bao gồm các nội dung sau. - Cáp ngầm rất đắt tiền. - Việc sửa chữa các cáp này cũng như tìm ra lỗi có thể mất nhiều ngày. - Các vị trí của cáp ngầm không phải lúc nào cũng được chú ý, có thể dẫn đến hỏng cáp. - Hoạt động của các loại cáp này rất khó khăn do công suất phản kháng cao của các loại cáp này tạo ra dòng sạc cao. pyright © jf-parede.pt |Chính Sách BảO MậT 2.1.5. Các ký hiệu thường dùng: ~ 1.Máy phát điện hoặc nhà máy điện Đ 2. Động cơ điện 3. Máy biến áp 2 cuộn dây. 4. Máy biến áp 3 cuộn dây. 16
5. Máy biến áp điều chỉnh dưới tải. 6. Kháng điện. 7. Máy biến dòng điện. 8. Máy cắt điện. 9. Cầu chì. 10. Aptômát. 11.Cầu dao cách ly. 11. Máy cắt phụ tải. 12. Tụ điện bù. 14. Tủ điều khiển 15. Tủ phân phối. 16. Tủ phân phối động lực. 17. Tủ chiếu sáng làm việc. 18. Tủ chiếu sáng cục bộ. 19. Khởi động từ. 17
20. Đèn sợi đốt. 21. Đèn huỳnh quang. 22. Công tắc điện. 23. Ổ cắm điện. 24. Dây dẫn điện. 25. Dây cáp điện 26. Thanh dẫn (thanh cái). 27. Dây dẫn tần số  50 hz 28. Dây dẫn mạng hai dây. 29. Dây dẫn mạng 4 dây. 30. Đường dây điện áp U  36 V. 31. Đường dây mạng động lực 1 chiều. 32. Chống sét ống. 33. Chống sét van. 34. Cầu chì tự rơi. 18
2.2. Trạm biến áp 2.2.1. Trạm biến áp phân phối Là trạm biến áp dùng để hạ điện áp và phân phối điện năng cho các phụ tải. Lựa chọn máy biến áp bao gồm chọn vị trí, số lượng và công suất của máy biến áp. Việc lựa chọn phù hợp với loại hộ tiêu thụ, phù hợp với chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế (phí đầu tư và vận hành). 2.2.1.1. Vị trí trạm phân phối Vị trí của trạm biến áp trong xí nghiệp phải thoả mãn các yêu cầu chính sau: - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến - An toàn, liên tục cung cấp điện - Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng - Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bé nhất. - Ngoài ra, cần lưu ý đến những yêu cầu đặc biệt như: khí ăn mòn, bụi bặm nhiều, môi trường dễ cháy nổ.. Vị trí trạm biến áp phân xưởng có thể ở độc lập bên ngoài, liền kề với phân xưởng hoặc đặt bên trong phân xưởng. 2.2.1.2. Số lượng và công suất máy biến áp phân phối Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế, kỹ thuật: - An toàn, liên tục cung cấp điện: để thực hiện yêu cầu này ta có thể dự kiến thêm một đường dây phụ nối từ thanh cái điện áp thấp của một trạm điện khác của xí nghiệp nếu xí nghiệp có từ hai trạm trở lên hoặc bố trí thêm một máy dự trữ (trong trường hợp sự cố, máy này sẽ vận hành). - Vốn đầu tư bé nhất: để thực hiện yêu cầu này thì số lượng máy biến áp trong trạm phải ít nhất, từ đó dẫn đến đơn giản hoá sơ đồ điện, tiết kiệm được thiết bị đóng cắt, dụng cụ đo lường và thiết bị bảo vệ role, đồng thời nâng cao được độ tin cậy cung cấp điện. - Chi phí vận hành hàng năm bé nhất. Ngoài ra, cần lưu ý đến việc: + Tiêu tốn kim loại mầu ít nhất + Các thiết bị và khí cụ điện phải được nhập dễ dàng + Dung lượng của máy biến áp trong xí nghiệp nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng. + Sơ đồ nối dây của trạm đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải. a) Số lượng máy biến áp: kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy mỗi trạm chỉ nên đặt 1 máy BA là tốt nhất. Khi cần thiết có thể đặt 2 máy, không nên đặt nhiều hơn 2 máy. 19
+ Trạm 1 máy: Tiết kiêm đất, vận hành đơn giản, Ctt nhỏ nhất. Nhưng không đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện như trạm 2 máy. + Trạm 2 máy: Thường có lợi về kinh tế hơn trạm 3 máy. + Trạm 3 máy: chỉ được dùng vào trường hợp đặc biệt. Việc quyết định chọn số lượng máy BA, thường được dựa vào yêu cầu của phụ tải: Hộ Loại I: được cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2 trạm gần nhất mỗi trạm đó chỉ cần 1 máy). Nếu hộ loại 1 nhận điện từ 1 trạm BA, thì trạm đó cần phải có 2 máy và mỗi máy đấu vào 1 phân đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải có TB đóng tự động. Hộ loai II: cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động hoặc bằng tay. Hộ loại II nhận điện từ 1 trạm thì trạm đó cũng cần phải có 2 máy BA hoặc trạm đó chỉ có một máy đamg vận hành và một máy khác để dự phong nguội. Hộ loại III: trạm chỉ cần 1 máy BA. Tuy nhiên cũng có thể đặt 2 máy BA với các lý do khác nhau như: Công suất máy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển và lắp đặt khó (không đủ không gian để đặt máy lớn). Hoặc đồ thị phụ tải quá chênh lệch (Kđk  0,45 lý do vận hành), hoặc để hạn chế dòng ngắn mạch. Trạm 3 máy chỉ được dùng vào những trường hợp đặc biệt. b.Chọn dung lượng máy BA: Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hành nhỏ nhất là hợp lý nhất. tuy nhiên còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến chọn dung lượng máy BA như: trị số phụ tải, cos; mức bằng phẳng của đồ thị phụ tải. Một số điểm cần lưu ý khi chọn dung lượng máy BA. + Dẫy công suất BA. + Hiệu chỉnh nhiệt độ. + Khả năng quá tải BA. + Phụ tải tính toán. + Tham khảo số liệu dung lượng BA theo điều kiện tổn thất kim loại mầu ít nhất. * Dẫy công suất BA: BA chỉ được sản xuất theo những cỡ tiêu chuẩn. Việc chọn đúng công suất BA không chi đảm bảo an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ mà còn ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế ký thuật của sơ đồ cung cấp điện: 50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA … Chú ý: Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công suất vì Ptt khác nhau (cố gắng không nên vượt quá 2-3 chủng loại) điều này thuận tiện cho thay thế, sửa chữa, dự trữ trong kho. Máy BA phân xưởng nên chọn có công suất từ 1000 kVA đổ lại  (làm chiều dài mạng hạ áp ngắn lại  giảm tổn thất…). * Hiệu chỉnh nhiệt độ: Sdm của BA là công suất mà nó có thể tải liên tục trong suốt thời gian phục vụ (khoảng 20 năm) với điều kiện nhiệt độ môi trường là định 20