Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Trung cấp Tháp Mười

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp)" được biên soạn với mục tiêu giúp sinh viên trình bày được phương án cung cấp điện phù hợp cho đường dây, để cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu theo Tiêu chuẩn Việt Nam; phân tích được các loại phụ tải điện để lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý;...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cung cấp điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Trung cấp Tháp Mười

SỞ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI ĐỒNG THÁP TRƯỜNG TRUNG CẤP THÁP MƯỜI  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ......... …………........... của………………………………. Năm 2018 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình 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 Bài giảng được biên soạn theo đề cương môn học Vật liệu điện cung cấp những kiến thức cơ bản về cung cấp điện như: xác định phụ tải, chọn phương án cung cấp, chọn thiết bị, cũng như các biện pháp bảo vệ cho lưới… cho sinh viên ngành điện. Bài giảng Bài mở đầu và bốn chương lần lượt trình bày các vấn đề: Khái quát về hệ thống cung cấp điện được trình bày ở Bài mở đầu. Chương 1 và 2 trình bày về phương pháp tính toán phụ tải điện và tổn thất trong mạng điện. Tính toán và lựa chọn thiết bị điện, chống sét được trình bày ở chương 3. Chương 4 đề cập các vấn đề về hệ thống chiếu sáng công nghiệp và việc nâng cao hệ số công suất. Để dễ dàng tiếp cận các vấn đề trong bài giảng: các chương cần được đọc tuần tự từ 1 đến 10. Bài giảng được biên soạn nhằm phục vụ cho học sinh hệ trung cấp, sơ cấp đồng thời còn phục vụ cho những người quan tâm đến kiến thức cơ bản trong cung cấp điện. Đồng Tháp, ngày……tháng…..năm 2018 Tham gia biên soạn 1. 2. 3. 3
MỤC LỤC MỤC LỤC........................................................................................................................................2 Bài mở đầu: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN.......................4 Chương 1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN.......................................................... 19 ...............................................................................................................................19 Chương 1. TÍNH TOÁN TỔN THẤT TRONG MẠNG ĐIỆN .........................27 Chương 2. LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CUNG CẤP ĐIỆN.....................43 Chương 3. CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP........................................................57 MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Mã môn học: MH 12 Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn học được bố trí giảng dạy sau khi người học đã học xong các môđun Vẽ điện, Ứng dụng Autocad vẽ kỹ thuật, môn học Mạch điện và các mô đun thực tập Nguội, thực tập Hàn. - Tính chất: Là môn học cơ sở làm nền tảng kiến thức cho học sinh học môn chuyên ngành lắp đặt hệ thống cung cấp điện. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày được phương án cung cấp điện phù hợp cho đường dây, để cung cấp điện cho một phân xưởng phù hợp yêu cầu theo Tiêu chuẩn Việt Nam. + Phân tích được các loại phụ tải điện để lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý. + Trình bày được các loại tổn thất điện áp, công suất, điện năng và biện pháp khắc phục. 2
+ Nhận dạng được các loại trạm biến áp. + Trình bày được ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất và lựa chọn phương án bù nâng cao hệ số công suất phù hợp. - Về kỹ năng: + Tính toán, lựa chọn được dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ và bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo đúng yêu cầu kỹ thuật. + Lựa chọn được phương án nối đất, chống sét cho đường dây tải điện và các công trình phù hợp điều kiện làm việc theo Tiêu chuẩn Việt Nam. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy khoa học và sáng tạo. + Chủ động và tích cực thực hiện nhiệm vụ trong quá trình học. Nội dung môn học: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Bài Kiểm TT số thuyết tập tra 1 Bài mở đầu: Khái quát về hệ thống 4 4 cung cấp điện. 2 Chương 1: Tính toán phụ tải 12 4 8 3 Chương 2: Tính toán tổn thất trong 13 4 8 1 mạng điện. 4 Chương 3: Lựa chọn thiết bị trong cung 15 8 6 1 cấp điện 5 Chương 4: Chiếu sáng công nghiệp 15 9 5 1 6 Ôn tập 1 1 Cộng: 60 30 27 3 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành. 3
Bài mở đầu: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu: - Phân tích được đặc điểm, các yêu cầu đối với nguồn năng lượng, nhà máy điện, mạng lưới điện, hộ tiêu thụ, hệ thống bảo vệ và trung tâm điều độ. - Vận dụng đúng các yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. - Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. 4
0.1. NGUỒN NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Điện năng được sản xuất từ các nhiên liệu sơ cấp như than đá, dầu khí, thủy năng, năng lượng mặt trời, địa nhiệt,… Điện năng dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác như nhiệt, hóa, cơ năng,... và dễ dàng truyền tải đi xa với công suất cao và hiệu suất lớn. 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 quá trình về điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu có sự cố xảy ra, vì vậy thiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao. Hình 0.1. Hệ thống điện Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện: Muc tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện năng với chất lượng trong phạm vi cho phép. Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) được xem là hợp lý khi thỏa mãn các nhu cầu sau: Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và vật tư hiếm. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ. Chi phí vận hành hàng năm thấp. Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa… Đảm bảo chất lượng điện năng. Ngoài ra, còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triển của phụ tải, thời gian xây dựng… Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện: Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện. Xác định phương án về nguồn điện. Xác định cấu trúc mạng. 5
Chọn thiết bị. Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người và thiệt bị. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thi công như các bản vẽ lắp đặt, những nguyên vật liệu cần thiết… Cuối cùng là công tác kiểm tra điều chỉnh và thử nghiệm các trang thiết bị, đưa vào vận hành và bàn giao. 0.2. NHÀ MÁY ĐIỆN Là nhà máy sản xuất điện năng ở quy mô công nghiệp. Bộ phận chính yếu của hầu hết các nhà máy điện là máy phát điện. Đó là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ. Tuy nhiên nguồn năng lượng để chạy các máy phát điện này lại không giống nhau. Nó phụ thuộc phần lớn vào loại chất đốt và công nghệ mà nhà máy có thể tiếp cận được. Nhà máy nhiệt điện có thể được phân loại dựa trên hai tiêu chí: loại nhiên liệu được sử dụng và phương pháp tạo ra động năng quay. Dựa vào loại nhiên liệu và các phương pháp tạo động năng quay mà người ta chế tạo ra các loại nhà máy điện khác nhau như + Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng hóa thạch (khí đồng hành, dầu diesel...) có thể dùng tuabin khí (khi dùng khí đồng hành) hoặc hơi (khi dùng dầu). + Nhà máy thủy điện sử dụng năng lượng nguồn nước làm quay trục turbin để phát ra điện. Nhà máy thủy điện có các đặc điểm sau: Phải có địa hình phù hợp và lượng mưa dồi dào. Vốn đầu tư xây dựng lớn, thời gian xây dựng kéo dài. Vận hành linh hoạt: thời gian khởi động và mang tải chỉ mất từ 3 đến 5 phút. Trong khi đó đối với nhiệt điện, để khởi động một tổ máy phải mất từ 6 - 8 giờ. Ít xảy ra sự cố. Tự động hoá dễ thực hiện. Không cần tác nhân bảo quản nhiên liệu. Hiệu suất cao 85 - 90%. Giá thành điện năng thấp. Thoáng mát, có thể kết hợp với hệ thống thuỷ lợi giao thông đường thuỷ và nuôi trồng thuỷ hải sản. + Nhà máy điện nguyên tử: Năng lượng nguyên tử được sử dụng qua nhiệt năng khi phá vỡ liên kết hạt nhân nguyên tử của chất phóng xạ. 6
Hình 0.2. Nhà máy điện hạt nhân + Nhà máy năng lượng tái tạo lấy nhiệt bằng cách đốt bã mía, rác thải, khí biogas... + Nhà máy điện lấy nhiệt dư thừa từ các khu công nghiệp (nhà máy thép), sức nóng của người và động vật, lò sưởi. Tuy nhiên các nhà máy này có công suất thấp. Ngoài ra còn có các nguồn năng lượng tự nhiên khác như Điện mặt trời, điện gió Hình 0.3. Năng lượng điện mặt trời và điện gió 0.3. MẠNG LƯỚI ĐIỆN 0.3.1. Khái niệm: Hệ thống điện gồm 3 khâu: sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện. Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…) và các trạm phát điện (diesel, mặt trời, gió…) Tiêu thụ điện gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện trong công, nông nghiệp và đời sống… Lưới điện để truyền tải điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ, lưới gồm đường dây truyền tải và các trạm biến áp. 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. 7
0.3.2. Phân loại: 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). 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… 0.3.3. Các loại lưới cung cấp điện: a) Lưới điện đô thị: Thường sử dụng cấp điện áp trung áp là 22 và 10kV. Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu trúc mạch vòng kín vận hành hở. Để đảm bảo an toàn và mỹ quan đô thị, thường sử dụng cáp ngầm cho mạng trung và hạ áp. Thường dùng trạm biến áp kiểu xây. Tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành sẽ cao hơn nhiều. Để thuận lợi cho phân phối và ít ảnh hưởng đến giao thông các trạm biến áp thường chỉ cung cấp điện cho một bên đường và được đặt ở góc hay giữa đoạn đường. Hình 0.4. Trạm biến áp đặt ở góc phố b) Lưới điện nông thôn: Ở nông thôn, mỗi huyện thường được cấp điện từ 1 hay 2 trạm biến áp trung gian, hiện nay thường sử dụng cấp 10 và 35kV. Lưới phân phối có cấu trúc dạng cây. Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên không. Các trạm biến áp thường dùng kiểu cột. Để dễ quản lý và vận hành trạm biến áp phân phối thường được đặt ở giữa thôn (làng). c) Lưới điện xí nghiệp: Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn, điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp. Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp có thể phân thành 2 phần: bên trong và bên ngoài. Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: là phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp chính hay trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp. Bên dưới là một số dạng sơ đồ phổ biến: sơ đồ a): khi cấp điện áp sử dụng của nhà máy trùng với điện áp cung cấp từ hệ thống; sơ đồ b): các trạm biến áp phân xưởng nhận điện trực tiếp từ hệ thốnh và hạ xuống 0,4kV để sử dụng; sơ đồ c): có trạm biến áp trung tâm trước khi phân phối đến các trạm biến áp phân xưởng; và sơ đồ d): khi xí nghiệp có máy phát điện dự phòng. Lưới trung áp điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy vào quy mô xí nghiệp. Đối với những xí nghiệp có tải vài trăm kVA, chỉ cần đặt 1 trạm biến áp. Đối với những 8
xí nghiệp lớn cần đặt nhiều trạm biến áp, mỗi trạm cung cấp cho một hoặc vài phân xưởng. a) b) c) d) Hình 0.5. Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài xí nghiệp Sơ đồ cung cấp điện bên trong: từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng. Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng: sơ đồ hình tia, liên thông và sơ đồ hỗn hợp. SĐ. Hỗn hợp Hình 0.6. Sơ đồ cấp điện bên trong Lưới hạ áp xí nghiệp chính là lưới điện bên trong mỗi phân xưởng. Để cấp điện cho phân xưởng người ta đặt các tủ phân phối nhân điện hạ áp từ các máy biến áp về cấp cho các tủ động lực, từ tủ này cung cấp điện cho các thiết bị. 0.3.4. Các loại dây và 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 rẽ tiền, dễ sửa chữa và thay thế thường được dùng trên lưới trung áp và khu vực nông thôn. Hình 0.7. Cáp và dây trần a) Các loại dây dẫn: Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện và dây trần. 9
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. 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. Ký hiệu cho mạng điện: loại dây (n.F +1.Fo) với n là số dây pha và Fo tiết điện dây trung tính. b) 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…) 0.3.5. Cấu trúc đường dây tải điện: 10
Đường dây tải điện trên không ký hiệu là ĐDK. Đường dây tải điện trên không bao gồm các phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, móng, còn có thể có dây chống sét, dây néo và bộ chống rung. a) Một số định nghĩa liên quan: Đường dây truyền tải điện trên không: công trình xây dựng mang tính chất kỹ thuật dùng để truyền tải điện năng theo dây dẫn, được lắp đặt ngoài trời. Dây dẫn được kẹp chặt nhờ sứ, xà cột và các chi tiết kết cấu xây dựng. Đường dây hạ áp cần có thêm một dây trung tính để lấy cả điện áp pha và điện áp dây. Nếu phụ tải 3 pha đối xứng thì lấy dây trung tính bằng ½ dây pha còn khi phụ tải pha không cân bằng thì tiết diện dây trung tính lấy bằng tiết diện dây pha. Khoảng cách tiêu chuẩn: gồm các khoảng cách ngắn nhất giữa dây dẫn được căng và đất, giữa dây dẫn được Hình 0.8. Đường dây truyền tải căng và công trình xây dựng, giữa dây dẫn và cột, giữa các dây dẫn với nhau. Độ võng trên dây: là khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ đường thẳng nối 2 điểm treo dây trên cột tới điểm thấp nhất của dây dẫn do tác dụng của khối lượng dây. Lực căng dây: là lực căng kéo dây và kẹp chặt cố định dây dẫn trên cột. Chế độ làm việc bình thường: là chế độ làm việc mà dây dẫn không bị đứt. Chế độ sự cố: là chế độ mà dây dẫn bị đứt dù chỉ một dây. Khoảng vượt trung gian của đường dây: khoảng cách theo mặt phẳng ngang giữa 2 cột. Khoảng néo chặt: là khoảng cách theo mặt phẳng nằm ngang giữa 2 cột chịu lực gần nhau. Các cột chịu lực bao gồm các cột đầu tuyến, các cột cuối tuyến và các cột góc dây dẫn chuyển hướng đi. b) Cấu trúc đường dây trên không 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 lổ để bắt sứ, khoảng 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. 11
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. Hình 0.9. Một số dạng sứ Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song 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. Sứ đứng Hoàng liên sơn có ký hiệu VHD-35. 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) Số đĩa sứ 3-10 01 35 03 110 07 220 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. Hình 0.10: Bộ chống rung và móng cột 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 lại… 0.4. HỘ TIÊU THỤ Tùy theo tính chất của hộ dùng điện có thể chia thành 3 loại: + Hộ loại 1: Là những hộ tiêu thụ mà khi hệ thống cung cấp điện bị sự cố sẽ gây ra thiệt hại về tính mạng con người hoặc ảnh hưởng về chính trị, an ninh quốc gia. Thời gian cho phép mất điện đối với hộ tiêu thụ loại 1 bằng thời gian tự động cấp nguồn dự phòng trở lại. Đối với Hộ loại 1 thường phải sử dụng từ hai nguồn cung cấp, đường dây hai lộ, trạm có từ hai máy biến áp hoặc có nguồn dự phòng…Chẳng hạn như sân bay, hải cảng, khu quân sự, ngoại giao, các khu công nghiệp, bệnh viện… Hộ loại 2: Là những hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện thì chỉ dẫn đến những thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động,…Thời gian cho phép mất điện đối với hộ tiêu thụ loại 2 bằng thời gian cấp nguồn dự phòng trở lại, được thao tác bằng tay. Phương án cung cấp cho hộ loại 2 có thể có hoặc không có nguồn dự phòng, đường dây đơn hoặc kép,… Hộ loại 3: Là những hộ tiêu thụ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp. Nghĩa là nó cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố nhưng thường không quá 24 giờ. Đó thường là những hộ thuộc phân xưởng phụ, nhà kho, hoặc một bộ phận của mạng cung cấp nông nghiệp, sinh hoạt dân dụng... Phương án cung cấp cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn, đường dây một lộ. 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. 13
0.5. HỆ THỐNG BẢO VỆ Hệ thống bảo vệ hệ thống điện phải thỏa năm yêu cầu sau: + Độ tin cậy: Khi không có sự cố hoặc nếu có sự cố xảy ra mà không nằm trong phạm vi bảo vệ thì không được cắt điện. + Tính chon lọc: Chẳng hạn như có sự cố xảy ra thì thiết bị gần điểm sự cố nhất phải tác động cô lập điểm sự cố ra khỏi hệ thống điện. + Tính dự phòng: Bất kỳ điểm nào trên hệ thống điện phải được bảo vệ từ hai thiết bị đóng cắt. Nếu thiết bị bảo vệ gần điểm sự cố nhất không tác động thì thiết bị bảo vệ kế đó phải tác động. + Độ nhạy: Tất cả các thiết bị bảo vệ phải tác động khi có sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ chính của nó. + Tác động nhanh: Khi có sự cố xảy ra thì các thiết bị bảo vệ tác động càng nhanh càng tốt để cô lập điểm sự cố., nhằm bảo đảm tính ổn định của hệ thống điện, giảm ảnh hưởng xấu của sự cố lên phụ tải, giảm tác hại của sự cố lên thiết bị Trong thực tế, không có loại bảo vệ nào lý tưởng có thể thỏa mãn cả năm yêu cầu trên cùng một lúc. Nên phải phối hợp nhiều loại bảo vệ để lấy ưu điểm của loại bảo vệ này bổ sung cho nhược điểm của loại bảo vệ kia. 0.6. TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN Là nơi hoạt động chỉ huy, điều khiển quá trình phát điện, truyền tải điện, phân phối điện trong hệ thống điện quốc gia theo quy trình, quy phạm kỹ thuật và phương thức vận hành đã được xác định. Hình 0.11. Trung tâm điều độ hệ thống điện miền nam + Chức năng của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia: Lập phương thức hoạt động và chỉ huy vận hành hệ thống điện Quốc gia từ các khâu truyền tải đến phân phối điện năng theo quy trình nhiệm vụ và phân cấp điều độ hệ thống điện Quốc gia đã được phê duyệt. 14
Quản lý hệ thống SCADA (kiểm soát, điều khiển, thu thập và quản lý số liệu)/EMS ( hệ thống quản lý năng lượng) phục vụ sản xuất. Hoạt động tư vấn trong lĩnh vực lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, báo cáo nghiên cứu khả thi, thiết kế lắp đặt hệ thống rơle bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện, hệ thống SCADA/EMS và hệ thống máy tính chuyên dụng và các dịch vụ khác liên quan đến tính toán hệ thống điện, thiết bị điện, ứng dụng tin học, điều khiển vào sản xuất. Quản lý, thiết kế, lắp đặt, bảo quản, sửa chữa hệ thống thông tin viễn thông phục vụ điều hành sản xuất kinh doanh trong hệ thống điện theo quy chế phân cấp của EVN. Thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học và ứng dụng vào sản xuất. + Nhiệm vụ trọng tâm của công tác điều độ hệ thống điện Quốc gia: Cung cấp điện an toàn, liên tục; Đảm bảo sự hoạt động ổn định của toàn bộ HTĐ Quốc gia; Đảm bảo chất lượng điện năng; Đảm bảo HTĐ Quốc gia vận hành kinh tế nhất. 0.7. NHỮNG YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHỦ YẾU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thu có đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng điện tốt. 0.7.1. Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ thuộc loại nào. Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt. 0.7.2. 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. 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. 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). Hình 0.12: Độ lệch và tổn thất điện áp 0.7.3. Tính an toàn: An toàn thường được đặt lên hàng đầu khi thiết kế, lắp đặt và vận hành công trình điện. An toàn cho cán bộ vận hành, cho thiết bị, công trình, cho người dân và các công trình xung quanh. Người thiết kế và vận hành công trình điện phải tuyệt đối tuân thủ các quy định an toàn điện. 15
0.7.4. 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 min 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 = 1Ttc , 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). 0.8. HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Hình 0.13. Hệ thống điện Việt Nam + Giai đoạn 1954 – 1975 thành lập được hai nhà máy nhiệt điện và thủy điện lớn nhất Uông Bí và Thác Bà. Tổng năng suất điện toàn quốc là 1.326,3 MW. + Giai đoạn 1976 – 1994 Tập trung phát triển nguồn, lưới điện nhằm đáp ứng đủ cho sự nghiệp đổi mới, phát triển của đất nước xây dựng các Nhà máy điện như Nhà máy Nhiệt điện Phả lại (440 MW), Nhà máy Thủy điện Hòa Bình (1.920 MW), tăng nguồn điện miền Bắc lên gấp năm lần. ỏ phía Nam có Nhà máy Thủy điện Trị An (400 MW) năng tổng công suất miền Nam lên 1.071,8 MW. 16
Về lưới điện hàng loạt các đường dây và trạm biến áp 220 KV như đường dây 220KV Thanh Hóa – Vinh, Vinh – Đồng Hới, đường dây 110KV Đồng Hới – Huế, Huế - Đà Nẵng… Hoàn thành đường dây 500KV Bắc – Nam tổng chiều dài 1.487 km từ Hòa Bình – TP. Hồ Chí Minh. + Giai đoạn 1995 – 2002 Hoàn thiện và phát triển Trong giai đoạn này cũng xây dựng nhiều công trình trọng điểm như Nhà máy Thủy điện Ialy (720 MW), Nhà máy Thủy điện Hàm Thuận – Đa mi (475 MW), nâng cấp công suất Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại lên (1.000 MW), hoàn thành xây dựng Trung tâm Điện lực Phú Mỹ đã đưa trên 2.000MW vào vận hành và phát điện nâng tổng công suất lắp đặt toàn hệ thống lên 9.868 MW. Mạng lưới truyền tải điện cũng được nâng cấp với hàng ngàn km đường dây và trạm biến áp 220 kV, 110 kV. + Giai đoạn 2003 – nay: Tái cơ cấu đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng điện lực nhằm nâng cao chất và lượng của nguồn cung cấp điện, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và phục vụ đời sống sản xuất, an sinh xã hội nhờ đó góp phần thay đổi diện mạo nông nghiệp, nông thôn Việt Nam. Một số ký hiệu thường dùng trong cung cấp điện: Thiết bị Ký hiệu Thiết bị Ký hiệu Máy phát điện hoặc nhà Động cơ điện máy điện Máy biến áp 2 cuộn dây Khởi động từ Máy biến áp điều Máy biến áp 3 cuộn dây chỉnh dưới tải Máy cắt điện Cầu chì. Cầu dao cách ly Aptômát Máy cắt phụ tải Cầu chì tự rơi Tủ điều khiển Tụ điện bù Tủ chiếu sáng làm Tủ chiếu sáng cục bộ việc Tủ phân phối động Tủ phân phối lực 17
Đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang Ổ cắm điện Công tắc điện Máy biến dòng Kháng điện điện Dây cáp điện Dây dẫn điện Dây dẫn tần số ≠ Thanh dẫn (thanh cái) 50Hz Dây dẫn mạng 4 Dây dẫn mạng hai dây dây. Đường dây điện áp Đường dây mạng U ≤36V. động lực 1 chiều Chống sét ống Chống sét van 18