Giáo trình NMĐ & TBA Trường DHTB
i
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... iv
CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN & TBA……………...1
1.1 Năng lƣợng và vấn đề sản xuất điện năng ............................................................ 1
1.1.1 Khái quát............................................................................................................ 1
1.1.2 Đặc điểm của hệ thống năng lƣợng: ................................................................. 1
1.1.3 Ƣu điểm của hệ thống năng lƣợng: ................................................................... 1
1.1.4 Nhƣợc điểm của hệ thống năng lƣợng: ............................................................. 1
1.2 Quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện ................................................ 1
1.2.1 Nhà máy nhiệt điện ............................................................................................ 1
1.2.2. Nhà máy thủy điện: .......................................................................................... 2
1.2.3 Nhà máy điện nguyên tử: .................................................................................. 2
1.2.4 Nhà máy điện dùng sức gió: .............................................................................. 2
1.2.5. Nhà máy điện dùng năng lƣợng mặt trời: ......................................................... 2
1.3 Trạm biến áp ......................................................................................................... 3
1.3.1. Trạm tăng áp: .................................................................................................... 3
1.3.2. Trạm hạ áp: ....................................................................................................... 3
1.3.3. Trạm trung gian: ............................................................................................... 3
1.3.4. Trạm phân phối điện: ........................................................................................ 3
1.4 Đồ thị phụ tải ........................................................................................................ 3
1.4.1 Định nghĩa và phân loại: .................................................................................... 3
1.4.2 Cách vẽ đồ thị phụ tải: ....................................................................................... 3
1.4.3 Các đại lƣợng đặc trƣng của đồ thị phụ tải: ...................................................... 5
1.4.4 Phân phối phụ tải hàng ngày cho các NMĐ trong hệ thống: ............................ 6
1.4.5 Điều chỉnh đồ thị phụ tải: .................................................................................. 7
1.5 Các chế độ làm việc của điểm trung tính trong hệ thống điện ............................. 7
1.5.1 Mạng điện ba pha trung tính cách điện đối với đất: .......................................... 7
1.5.2 Trung tính nối đất ............................................................................................ 11
CHƢƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH TRONG NMĐ & TBA ................... 14
2.1 Máy phát điện đồng bộ ....................................................................................... 14
2.1.1 Khái niệm chung: ............................................................................................ 14
2.1.2 Hệ thống làm mát ............................................................................................ 16
2.1.3 Hệ thống kích từ .............................................................................................. 16
Giáo trình NMĐ & TBA Trường DHTB
ii
2.1.4 Thiết bị diệt từ ................................................................................................. 17
2.2 Máy biến áp ........................................................................................................ 18
2.2.1. Phân loại và các tham số của máy biến áp: .................................................... 18
2.2.2. Máy biến áp tự ngẫu: ...................................................................................... 21
2.2.3. Máy biến áp có cuộn dây phân chia ............................................................... 25
2.2.4. Làm mát máy biến áp ..................................................................................... 25
2.2.5. Chế độ nhiệt của máy biến áp......................................................................... 26
2.2.6. Khả năng tải của máy biến áp......................................................................... 28
2.2.7. Chọn máy biến áp trong hệ thống điện ........................................................... 29
2.3 Khí cụ điện.......................................................................................................... 33
2.3.1. Hồ quang khi cắt mạch điện ........................................................................... 33
2.3.2. Máy cắt điện ................................................................................................... 33
2.3.3. Dao cách ly ..................................................................................................... 36
2.3.4. Máy biến dòng (BI, TI) .................................................................................. 37
2.3.5. Máy biến điện áp (BU, TU) ............................................................................ 40
2.3.6. Kháng điện ...................................................................................................... 43
CHƢƠNG 3: THANH DẪN, SỨ CÁCH ĐIỆN, CÁP ĐIỆN LỰC ........................ 46
3.1 Thanh dẫn ........................................................................................................... 46
3.1.1 Đặc điểm và phân loại ..................................................................................... 46
3.1.2 Thanh dẫn cứng ............................................................................................... 46
3.2 Sứ đỡ thanh dẫn .................................................................................................. 51
3.2.1 Khái niệm chung .............................................................................................. 51
3.2.2 Điều kiện chọn: ................................................................................................ 51
3.2.3 Điều kiện kiểm tra: .......................................................................................... 51
3.3 Cáp điện lực ........................................................................................................ 52
3.3.1 Khái niệm ........................................................................................................ 52
3.3.2 Công dụng........................................................................................................ 52
3.3.3 Kết cấu ............................................................................................................. 52
3.3.4 Phân loại .......................................................................................................... 52
3.3.5 Điều kiện chọn: ................................................................................................ 53
CHƢƠNG 4: SƠ Đ N I ĐIỆN CHÍNH VÀ TỰ D NG C A NMĐ & TBA .... 54
4.1 Khái niệm chung ................................................................................................. 54
4.2 Các dạng sơ đồ điện ............................................................................................ 54
Giáo trình NMĐ & TBA Trường DHTB
iii
4.2.1 Các yêu cầu cơ bản và phân loại sơ đồ nối điện .............................................. 54
4.2.2 Số máy cắt trên số mạch bằng một .................................................................. 55
4.2.3 Số máy cắt trên số mạch lớn hơn một ............................................................. 58
4.2.4 Số máy cắt trên số mạch nhỏ hơn một ............................................................ 60
4.2.5 Sơ đồ đặt dao cách ly nối đất ........................................................................... 62
4.3 Cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật ....................................................................... 63
4.3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối .......................................................................... 63
4.3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phƣơng án tối ƣu .......................................... 63
4.4. Điện tự dùng trong nhà máy điện và trạm biến áp ............................................ 65
4.4.1 Khái niệm chung .............................................................................................. 65
4.4.2 Nguồn cung cấp điện tự dùng .......................................................................... 65
4.4.3 Điện áp của hệ thống điện tự dùng .................................................................. 67
CHƢƠNG 5: MẠCH THỨ CẤP TRONG NMĐ & TBA ....................................... 68
5.1 Khái niệm chung ................................................................................................. 68
5.2 Các phần tử của mạch thứ cấp và ký hiệu của chúng ......................................... 69
5.3 Khóa điều khiển .................................................................................................. 69
5.4 Các yêu cầu của sơ đồ điều khiển....................................................................... 70
5.5 Tín hiệu ............................................................................................................... 70
5.6 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt................................................................. 72
5.7 Kiểm tra cách điện .............................................................................................. 72
5.7.1 Kiểm tra cách điện mạng điện một chiều: ....................................................... 72
5.7.2 Kiểm tra cách điện mạng xoay chiều: ............................................................. 73
5.8 Nguồn thao tác trong nnhaf máy điện và trạm biến áp ...................................... 74
5.8.1 Nguồn một chiều ............................................................................................. 74
5.8.2 Nguồn xoay chiều ........................................................................................... 75
Giáo trình NMĐ & TBA Trường DHTB
iv
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng đƣợc sản xuất ra từ các nhà máy điện, qua các trạm biến áp tăng áp để
truyền tải điện năng đi xa. Vì vậy nhà máy điện và trạm biến áp là hai khâu quan
trọng rong hệ thống điện. Việc tìm hiểu, nghiên cứu, vận hành nhà máy điện, trạm
biến áp một cách hợp lý về kinh tế - kỹ thuật là điều quan trọng.
Nhóm tác giả sƣu tầm qua nhiều tác giả để làm tài liệu cho sinh viên trƣờng tham
khảo với các nội dung:
- Giới thiệu các nhà máy điện, đồ thị phụ tải, các chế độ làm việc của điểm trung
tính hệ thống điện
- Các thiết bị điện chính trong nhà máy điện và trạm biến áp
- Trình bày cách lựa chọn thanh dẫn, sứ cách điện, cáp điện lực
- Trình bày các dạng sơ đồ nối điện và tự dùng của nhà máy điện và trạm biến áp
- Trình bày mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp
Nhóm tác giả
Giáo trình NMĐ & TBA Trường DHTB
1
CHƢƠNG 1
KHÁI NIỆM CHUNG
VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1 NĂNG LƢỢNG VÀ VẤN ĐỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG
1.1.1 Khái quát
Hệ thống năng lƣợng là tập hợp những nhà máy điện, trạm biến áp, các hộ
tiêu thụ điện và nhiệt năng, chúng đƣợc nối lại với nhau bằng các mạng điện và
nhiệt.
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lƣợng gồm có các máy phát
điện, thiết bị phân phối điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện.
Ngƣời ta chia hệ thống năng lƣợng thành 3 bộ phận chính sau:
1- Nguồn phát năng lƣợng: Nhà máy điện sản xuất nhiệt năng và điện năng.
2- Bộ phận truyền tải: Mạng điện và nhiệt điện.
3- Các hộ tiêu thụ: Biến đổi điện năng và nhiệt năng thành các dạng năng lƣợng
khác.
1.1.2 Đặc điểm của hệ thống năng lƣợng:
a- Sản xuất và tiêu thụ phải đồng thời, cá sự cố của bất cứ bộ phận nào làm mất sự
cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ đều có thể dẫn đến ngừng làm việc một phần hay
tòan bộ hệ thống.
b- Các quá trình quá độ trong hệ thống năng lƣợng xảy ra rất nhanh, nên ngƣời ta
phải sử dụng các thiết bị rơle tự động để loại trừ sự cố nhanh chống.
c- Sự phát triển của hệ thống năng lƣợng phụ thuộc vào sự phát triển của nền kinh
tế quốc dân và phải đƣợc phát triển trƣớc một bƣớc.
1.1.3 Ƣu điểm của hệ thống năng lƣợng:
a- Đảm bảo phân phối công suất hợp lý và kinh tế nhất, tận dụng các thiết bị và
nguyên liệu địa phƣơng một cách hợp lý, do đó giảm giá thành điện năng.
b- Nâng cao tính chất đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ.
c- Giảm đƣợc phần trăm công suất dự trữ và tăng đƣợc công suất đơn vị các tổ máy.
1.1.4 Nhƣợc điểm của hệ thống năng lƣợng:
Xây dựng hệ thống năng lƣợng đòi hỏi phải tốn chi phí đầu tƣ xây dựng các trạm
biến áp và đƣờng dây liên lạc. Tuy nhiên nó sẽ đƣợc bù lại nhanh chống bằng việc
hạ giá thành điện năng và tăng độ tin cậy cung cấp điện và nhiệt.
1.2 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG TRONG NHÀ MÁY ĐIệN
Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lƣợng khác nhau nhƣ
năng lƣợng của nhiên liệu (than, dầu, khí đốt, nguyên tử v.v...) năng lƣợng của dòng
nƣớc, gió, mặt trời v.v… thành điện năng để cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
Căn cứ vào các loại nhiên liệu sự dụng cho nhà máy điện ngƣời ta chia ra: Nhà
máy nhiệt điện, thủy điện, phong điện, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy điện dùng
năng lƣợng mặt trời …
1.2.1 Nhà máy nhiệt điện