Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:104

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm cơ bản về nhà máy điện và trạm biến áp; Chế độ làm việc của điểm trung tính trong hệ thống điện; Sơ đồ nối điện của nhà máy điện và trạm biến áp;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 1

HUỲNH ĐỨC HOÀN GIẢO TRÌNH FIHR mny OIỆO VÀ TRRm BiÉn Rp (PHÂN ĐIỆN)
LỜI NÓI ĐÀU r Ị 'hực hiện chủ trương đổi mới căn bản, toàn diện giảo dục ỉ và đào tạo của Trường Đại học Quy Nhơn, tác giả đã biên soạn giáo trình “Nhà máy điện và trạm biến áp (Phần điện)” với những kiến thức cơ bản dể đáp ứng nhu cầu của sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật điện - Điện tử trong quá trình đào tạo của nhà trường. Giáo trĩnh bao gồm 7 chương: Chương 1: Khái niệm cơ bản nhà máy điện và trạm biến áp; Chương 2: Chế độ làm việc của điểm trung tỉnh trong hệ thong diện; Chương 3: Sơ đồ nối điện của nhà máy điện và trạm biển áp; Chương 4: Máy biến áp điện lực; Chương 5: Các khí cụ điện và các phần dẫn điện; Chương 6: Thiết bị phân phổi điện; Chương 7: Máy phát điện dồng bộ. Giáo trình này có thể sử dụng như tài liệu giáo khoa cho sinh viên các ngành kỹ thuật và tài liệu tham khảo cho các cán bộ, kỹ sư đang nghiên cứu về nhà mảy điện và trạm biến áp trong hệ thống điện. Tác giả xỉn chân thành cảm ơn các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp đã dóng góp ý kiến và tạo điều kiện để hoàn thành giáo trình này. Tuy nhiên, do trình độ có hạn và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót. Tác giả rất mong những ý kiến đóng góp của bạn đọc để ngày một hoàn chỉnh hơn giáo trình này. Tác giả
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................... 3 Chương 1. KHÁI NIỆM cơ BẢN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP........................................................................... 7 1.1. Nhà máy điện..................................................................... 7 1.2. Trạm biến áp..................................................................... 21 1.3. Đồ thị phụ tải.................................................................... 21 CÂU HỎI ÔN TẬP.................................................................................................................. 33 Chương 2. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐIÊM TRUNG TÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN................................................................34 2.1. Mạng điện ba pha trung tính cách điện đối với đất......... 34 2.2. Mạng điện ba pha trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang..................................................................................... 39 2.3. Mạng điện ba pha trung tính trực tiếp nối đất................. 40 2.4. Trung tính giả....................................................................41 2.5. Dòng điện làm việc tính toán lâu dài của các khí cụ điện và các phần dẫn điện......................................................... 42 CÂU HỎI ÔN TẬP.................................................................................................................. 45 Chương 3. sơ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP.......................................................................... 46 3.1. Khái niệm chung............................... 46 3.2. Các yêu cầu cơ bản của sơ đồ nối điện............................ 46 3.3. Các ký hiệu cơ bản trên sơ đồ nối điện............................ 48 3.4. Các dạng sơ đồ cấu trúc cơ bản của nhà máy điện........... 49 3.5. Các dạng sơ đồ cấu trúc cơ bản của trạm biến áp.............. 57 3.6. Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản.........................................59 3.7. Tự dùng trong nhà máy điện và trạm biến áp................... 83 CÂU HỎI ÔN TẬP.............................. 100
Chương 4. MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN Lực............................................ 102 4.1. Khái niệm........................................................................ 102 4.2. Các thông số định mức của máy biến áp........................ 103 4.3. Hệ thống làm mát máy biến áp....................................... 103 4.4. Các loại máy biến áp............................... 104 4.5. Khả năng quá tải của máy biến áp................................. 114 4.6. Chọn máy biến áp........................................................... 117 CÂU HỎI ÔN TẬP.............................................................................................................. 119 Chương 5. CÁC KHÍ cụ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẴN ĐIỆN...... 120 5.1. Lực điện động trong khí cụ điện và các phần dẫn điện................................................................................... 122 5.2. Các loại khí cụ điện cơ bản trong nhà máy điện và trạm biến áp........................................................................ 142 5.3. Các phần dẫn điện trong nhà máy điện và trạm biến áp...................................................................................... 163 5.4. Các điều kiện chung để chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện.......... ................................................................ 167 5.5. Chọn các khí cụ điện....................................................... 169 5.6. Chọn các phần dẫn điện.................................................. 173 CÂU HỎI ÔN TẬP................................................................................................................ 182 Chương 6. THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN........................................ 185 6.1. Khái niệm chung............................................................. 185 6.2. Thiết bị phân phổi điện trong nhà................................... 191 6.3. Thiết bị phân phối điện ngoài trời................................... 195 CÂU HỎI ÔN TẬP.................................................... 197 Chương 7. MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG Bộ...................................... 200 7.1. Khái niệm chung.............................................................200 7.2. Hệ thống kích từ.......................... 210 7.3. Thiết bị diệt từ.................................................................218 7.4. Hệ thống làm mát.................. 219 CÂU HỎI ÔN TẬP............................................................................................................... 220 PHỤ LỤC ......................................................................................... 221 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....
----------- Chương 1----------- KHÁI NIỆM Cơ BẢN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1. NHÀ MÁY ĐIỆN Nhà máy điện là nơi sản xuất ra điện năng và có thể có thêm nhiệt năng từ các dạng năng lượng tự nhiên khác nhau. - Hóa năng: than, dầu, khí đốt. - Thủy năng: năng lượng các dòng chảy. - Năng lượng nguyên từ. - Các dạng năng lượng đặc biệt khác: sức gió, mặt trời, địa nhiệt... — > Các loại nhà máy điện: nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử, điện mặt trời, phong điện, điện địa nhiệt... 1.1.1. Nhà máy nhiệt điện Hình 1.1: Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện là loại nhà máy sản xuất ra nhiệt năng và điện năng từ các dạng năng lượng như: than, dầu, khí đốt và gồm hai • ■ ' ’ • A. 4- A --------------------- ,,A „1,A máv nl-iiÂt dì’Ân rút hai.
a. Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là nhà máy điện chỉ làm nhiệm vụ sản xuất ra điện năng, tức là toàn bộ hơi nước do các lò hơi xuất ra chỉ sử dụng sản xuất điện. Nhiên liệu dùng cho nhà máy này là than đá, than bùn, các loại khí đốt hay dầu đốt DO... > Nguyên lý hoạt động Nhiên liệu từ kho nhiên liệu 1 qua hệ thống cung cấp nhiên liệu 2 được đưa tới lò hơi 4. Trong lò hơi 4 sẽ xảy ra quá trình cháy làm chuyển hóa năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi nước. Khói từ lò hơi qua bộ hâm nước 5, bộ sấy không khí 6, quạt khói 9 đẩy khói đến ống khói 8 để thải ra ngoài. Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện ngưng hơi 1-Kho nhiên liệu; 7-Quạt gió; 13- Bình gia nhiệt hạ áp; 2- Hệ thống cấp nhiên 8- Ống khói; 14- Bơm nước ngưng tụ; liệu; 9- Quạt khói; 15- Bơm nước tuần 3- Vòi phun; 10- Bình gia nhiệt cao hoàn; 4- Lò hơi; áp; 16- Nguồn nước; 5- Bộ hâm nước; 11- Bơm cấp nước; 17- Bình ngưng tụ; 6- Bô sấv khônn khí- 11- RA Uh,’p í-k.'-
Nước từ bình khử khí 12 được bơm cấp nước 11 bơm qua bình gia nhiệt cao áp 10, bộ hâm nước 5 rồi vào lò hơi 4. Trong lò hơi, nước nhận nhiệt năng từ nhiên liệu cháy biến thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao (p = 130 + 300 at, t = 540 665°C). Hơi nước ra khỏi lò hơi đưa vào turbine hơi 18. Tại turbine, nhiệt năng của hơi nước sẽ biến đối thành cơ năng làm quay turbine. Lúc này, áp suất và nhiệt độ của hơi nước giảm xuống. Turbine quay làm quay máy phát điện để biến cơ năng thành điện năng, truyền qua máy biến áp để hòa vào lưới điện. Hơi nước sau khi ra khỏi turbine có áp suất và nhiệt độ thấp (p = 0,03 -ỉ- 0,04 at, t = 30 40°C) mang theo một lượng nhiệt đáng kể không được sử dụng vào bình ngưng 17. Trong bình ngưng, hơi nước được ngưng lại thành nước do nước từ bơm nước tuần hoàn 15 đẩy vào. Nước từ bình ngưng 17 được bơm nước tụ 17 đưa qua bình gia nhiệt hạ áp 13 để trở lại bình khử khí 12. Một phần hơi nước được trích ra từ turbine để cung cấp cho bình gia nhiệt cao áp 10, bình khử khí 12 và bình gia nhiệt hạ áp 13. > Đặc điểm - Nhà máy thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu, do đó khi xây dựng nhà máy điện cần xây dựng các đường dây cao áp để truyền tải đến các trung tâm phụ tải. - Phụ tải cấp cho khu vực gần nhà máy (phụ tải địa phương) rất nhỏ, nên hầu hết điện năng sản xuất được phát hết lên lưới cao áp để cung cấp cho phụ tải ở xa. - Có thể làm việc với tải bất kỳ Pmin < p < pmax - Hiệu suất thấp T| = 30 42% - Lượng điện tự dùng lớn 3 + 15% - Xây dựng nhà máy nhiệt điện cần vốn nhỏ, thời gian xây dựng nhanh, tuy nhiên giá thành điện năng lại cao. - Khối lượng nhiên liệu lớn. Gây ô nhiễm môi trường. - Thời gian khởi động lâu, từ lúc hoạt động đến khi phát ra điện
b. Nhà máy nhiệt điện rút hơi Nhà máy nhiệt điện rút hơi là nhà máy vừa sản xuất ra điện năng, vừa sản xuất ra nhiệt năng. Hơi nước hay nước nóng được truyền từ nhà máy đến các hộ tiêu thụ bằng hệ thống ống dẫn để sử dụng vào mục đích công nghiệp hoặc sinh hoạt (hệ thống dẫn hơi nước trong vòng bán kính 1 2 km; hệ thống dẫn nước nóng trong vòng bán kính 5 + 8 km). Hình 1.3: Sơ đò nguyên lý nhà máy nhiệt điện rút hơi 1- Kho nhiên liệu; 8- Ống khói; 15- Bơm nước tuần 2- Hệ thống cấp nhiên 9- Quạt khói; hoàn; liệu; 10- Bình gia nhiệt cao 16- Nguồn nước; 3- Vòi phun; áp; 17- Bình ngưng tụ; 4- Lò hơi; 11- Bơm cấp nước; 18- Turbine. 5- Bộ hâm nước; 12- Bộ khử khí; 19- Bộ hâm nước; 6- Bộ sấy không khí; 13- Bình gia nhiệt hạ áp; 20- Bơm nước;
> Nguyên lý hoạt động về cơ bản tương tự như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, nhưng một phần hơi nước trích ra từ turbine đế cung cấp cho các hộ tiêu thụ nhiệt. Phần hơi nước được trích ra này qua bộ hâm nước 19 để làm nóng nước cung cấp cho hệ thống lưới nước nóng. Nước sau khi sử dụng ở các hộ tiêu thụ nhiệt được bơm nước 20 đưa trở về bộ hâm nước 19. Hơi nước trích từ turbine, sau khi qua bộ hâm nước 19 được đưa bình khử khí qua bơm 21. Đặc điểm - Xây dựng gần phụ tải nhiệt. - Phần lớn điện năng sản xuất ra được cung cấp cho phụ tải ở điện áp máy phát. - Hiệu suất cao hơn r| = 60 + 70% do kết hợp việc sản xuất ra điện năng và nhiệt năng. - Một số đặc điểm khác tương tự nhiệt điện ngưng hơi. 1.1.2. Nhà máy thủy điện Hình 1.4: Nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện là nhà máy điện dùng năng lượng dòng chảy của nước để sản xuất ra điện năng. Trên toàn thế giới 18% năng lượng điện được sản xuất từ các nhà máy thủy điện. Tại Việt Nam vai trò của
Động cơ sơ cấp dùng để quay các máy phát điện trong nhà máy thủy điện là các turbine thủy lực. Công suất cơ trên trục turbine được xác định: Pturbine — 1 000-Q-H.pd-hturbine, kG.m/s (1-1) Trong đó: Q - lưu lượng nước chảy qua turbine (m3/s); H - chiều cao hiệu dụng của cột nước (m); Tịd - hiệu suất của các thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước; ĩ|turbine - hiệu suất của turbine thủy lực (thông thường từ 0,88 đến 0,94). mà: 1 kw= 102kG.m/s Công suất điện ở đầu cực máy phát: PF =-^-ilF =9,81.Q.H.i1j.11„ì,..i1f "9.81.Q.H.Ì! (1-2) Với: ĩ]p - hiệu suất của máy phát thủy điện (0,95 0,98); r| = 'Hd-'Oturbine-TlF - hiệu suất của nhà máy thủy điện (0,85 - 0,86). Công suất của nhà máy thủy điện phụ thuộc vào lưu lượng nước Q(m3/s) và chiều cao hiệu dụng của cột nước H(m). Nhà máy thủy điện có các loại: nhà máy thủy điện kiểu đập chăn, nhà máy thủy điện kiểu ống dẫn, nhà máy thủy điện nhiều cấp và nhà máy thủy điện tích năng. Nhà máy thủy điện kiểu đập chắn: thường được xây dựng trên các con sông có độ dốc không lớn. Đe tạo cột nước người ta ngăn đập giữa dòng sông, gian máy được đặt sau đập phía hạ lưu; máy phát được đặt trong gian máy. Ống áp lực đi trong hoặc trên bề mặt của đập. Nước theo ống áp lực xuống turbine, biến thế năng của dòng nước thành cơ năng làm quay turbine. Các turbine thủy lực có tốc độ quay chậm nên các máy phát điện chế tạo theo kiểu cực lồi, nhiều cực.
Nhà máy thủy điện kiểu ống dẫn: thường được xây dựng trên các sông miền núi, bằng cách tận dụng độ dốc tự nhiên của sông. Đối với loại thủy điện này, công trình dẫn nước không đi theo sông mà đi tắt ngang. Ở đầu đoạn sông đặt công trình lấy nước, nước qua ống dẫn vào bể áp lực, qua ống áp lực vào turbine máy. Nhà máy thủy điện nhiều cấp: để tận dụng năng lượng của dòng nước, trên các con sông có độ dốc và chiều dài lớn, người ta xây dựng nhiều nhà máy thủy điện nối tiếp nhau. Việc sử dụng nguồn nước như vậy làm tăng chỉ tiêu kinh tế của thủy điện lên rất nhiều. Nhà máy thủy điện tích năng: người ta xây dựng hai hồ chứa: hồ thượng lưu và hồ hạ lưu. Vì thế, nhà máy thủy điện loại này có thể làm việc ở hai chế độ ngược nhau: chế độ sản xuất điện năng và chế độ tiêu thụ điện năng. Khi phụ tải của hệ thống nhỏ, các máy phát của nhà máy làm việc ở chế độ động cơ, tiêu thụ công suất của hệ thống để bơm nước từ hồ hạ lưu lên hồ thượng lưu. Chế độ này là chế độ tích năng. Khi phụ tải của hệ thống lớn, các máy phát của nhà máy sử dụng nước vừa tích ở hồ thượng lưu hoạt động theo chế độ máy phát điện cung cấp điện cho hệ thống. Đặc điểm - Xây dựng gần nguồn thủy năng nên phụ tải địa phương nhở, phần lớn điện năng sản xuất ra được đưa lên thanh góp cao áp. - Khi có hồ chứa, có the làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ. - Thời gian khởi động nhà máy nhỏ 3 5 phút. - Lượng điện tự dùng thấp 0,5 2% công suất của nhà máy. - Hiệu suất cao r| = 85 -ỉ- 90% - Vốn đầu tư xây dựng lớn, thời gian xây dựng dài, giá thành điện năng thấp chỉ bằng 10 + 20% so với nhiệt điện. - Khả.năng tự động hóa cao nên số người phục vụ vận hành nhà máy ít. - Xây dựng nhà máy thủy điện có nhiều nguồn lợi: cung cấp điện, làm thủy lợi, chống lũ lụt, hạn hán, giao thông vận tải, du lịch...
1.1.3. Nhà máy điện nguyên tử Là nhà máy nhiệt điện dùng nhiệt năng từ các lò phản ứng hạt nhân. Nhà máy điện nguyên tử sử dụng nhiên liệu là thori và urani. Hình 1.5: Nhà máy điện nguyên tử Một nhà máy điện nguyên tử tiêu biểu gồm bởi ba phần tuơng ứng với ba vòng như hình 1.6. Vòng hai và vòng ba không khác gì những nhà máy nhiệt điện than, dầu hay khí: turbine hơi, ổ phát điện, bộ biến thế, chòi làm nguội, ống hơi nước, ống nước, máy bơm, van,... Vòng một của nhà máy nằm trong tòa nhà lò phản ứng, là phần đặc thù của một nhà máy điện nguyên tử. Toàn bộ nhà này tương đương với lò hơi của một nhà máy nhiệt điện. Tòa nhà lò phản ứng là một cấu trúc bằng thép hay bằng bêtông cốt thép bên trong lát tôn dầy bàng thép. Đề phòng trong trường hợp lò phản ứng phát nổ, tòa nhà được thiết kế để chịu đựng áp suất cao và giam hãm những chất phóng xạ. Lò phản ứng hạt nhân có cấu tạo như một nồi áp suất tương tự như nồi áp suất dân dụng thông thường. Tuy nhiên, đối với nồi áp suất dân dụng, năng lượng dùng để đun nước được cung cấp từ ngoài vào trong, còn nguồn năng lượng của lò phản ứng hạt nhân lấy ở trong nồi. Nguồn năng lượng đó là nhũng phản úng hạt nhân diễn ra trong nhũng bó thanh nhiên liệu. Lõi của lò phản úng gồm nhũng thanh nhiên liệu đó và những cần điều khiển dùng để kiềm chế những phản úng hạt nhân.
Ngoài lò phản ứng ra, những thiết bị chính trong tòa nhà lò phản ứng gồm bộ phát sinh hơi nước, bộ nén nước, máy bơm nước và những ống nước nối liền chúng với lò phản ứng cùng với một số thùng, ống dẫn nước và van điều chỉnh nhiệt độ và áp suất. Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện nguyên tử Đặc điềm - Xây dựng ở xa khu dân cư nên toàn bộ công suất phát ra đều được đưa lên cao áp. - Vốn lớn, kỹ thuật cao. - Giá thành điện năng thấp. - Làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ. - Không gây khói bụi nhưng nguy hiếm nếu rò rỉ chất phóng xạ. Việc sử dụng năng lượng hạt nhân vẫn còn gây tranh cãi, nhiều người ủng hộ việc sản xuất năng lượng hạt nhân trong khi một số khác lại phản đối vì mối đe dọa tiềm ẩn của nó đối với môi trường và đời sống con người. Năng lượng hạt nhân được hiểu là năng lượng thu được trong một phản ứng hạt nhân. Phán ứng hạt nhân là phản ứng liên hợp (khi hai hạt nhân nguyên tử kết hợp để tạo thành một hạt nhân nặng duy nhất) và phân hạch (khi một hạt nhân nặng duy nhất chia tách thành hai hạt nhân nhỏ hơn) giải phóng một năng lượng rất lớn. Khối lượng hat nhân đươc chuvên đôi thành nănơ lươnm Phươnu trình của
Einstein giúp tính toán lượng năng lượng được giải phóng trong một phản ứng hạt nhân là: E = me2. Năng lượng được giải phóng là kết quả của sự chênh lệch giữa tống khối lượng của các phần tử tham gia trước và sau khi phản ứng. Quá trình này là một phản ứng dây chuyền và năng lượng được giải phóng cho đến khi các nguyên tử trở nên ổn định. > ưu điêm của năng lượng hạt nhân - Tạo ra lượng năng lượng lớn: Phản ứng hạt nhân giải phóng nhiều năng lượng hơn rất nhiều so với các dạng nhiên liệu khác nên tạo ra một lượng điện năng rất lớn (năng lượng của 1 kg urani tương đương với 2900 tấn than đá). Hiện nay, có khoảng 10 - 15% sản lượng điện của thế giới được tạo ra bằng năng lượng hạt nhân. - Năng lưọưg hạt nhân không tạo ra các khí thải nhà kính như: carbon dioxid, methane, ozon, chlorofluorocarbon trong quá trình phản ứng hạt nhân. (Khí thải nhà kính là một mối đe dọa lớn cho môi trường sống, chúng gây ra sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Phản ứng hạt nhân không tạo ra các khí thải, nên có rất ít ảnh hưởng đến môi trường). - Neu không có các lỗi của con người hay tai nạn và thiên tai, các lò phản ứng hạt nhân sẽ hoạt động rất hiệu quả trong một thời gian dài. Thêm vào đó, sau khi xây dựng, việc vận hành nhà máy đòi hỏi rất ít lao động. > Nhược điểm của năng lượng hạt nhân - Quá trình phân hạch giải phóng bức xạ, nhưng chúng được kiểm soát trong một lò phản ứng hạt nhân. Nếu các biện pháp an toàn không được đảm bảo, các bức xạ có thể tiếp xúc với môi trường sẽ dẫn đến những ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và con người. - Mặc dù chúng tạo ra một lượng lớn năng lượng, các lò phản ứng hạt nhân vẫn phụ thuộc vào urani. Đây là một nhiên liệu có thể bị cạn kiệt. Sự cạn kiệt của nó lại có thế gây ra một vấn đề nghiêm trọng. Các lò phản ứng sẽ phải ngừng hoạt động, chúng sẽ vẫn chiếm một diện tích lớn đất đai và làm ô nhiễm môi trường.
- Năng lượng này có thể được sử dụng cho sản xuất và phổ biến vũ khí hạt nhân. Vũ khí hạt nhân sử dụng phản ứng phân hạch, nhiệt hạch, hoặc kết hợp cả hai phản ứng cho các mục đích phá hủy. Đó là một mối đe dọa lớn đối với thế giới vì chúng có thể gây ra một sự tàn phá quy mô lớn. Tác động của chúng có thê ảnh hưởng tới nhiều thế hệ (ví dụ, vụ đánh bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki, Nhật Bản). - Chi phí xây dựng khổng lồ, tuy một lượng lớn năng lượng có thể được sản xuất từ một nhà máy điện hạt nhân, nhưng nó đòi hỏi chi phí đầu tư lớn. Cần đến khoảng 10-15 năm đế xây dựng xong một nhà máy điện hạt nhân. Việc xây dựng một nhà máy điện hạt nhân có thể không khả thi. - Các chất thải được tạo ra sau phản ứng phân hạch chứa các nguyên tố không ổn định và phóng xạ cao. Nó rất nguy hiểm đối với môi trường cũng như sức khỏe con người và sẽ tồn tại trong một khoảng thời gian dài. Nó cần được xử lý cẩn thận và phải cách biệt với môi trường sống. Độ phóng xạ của các nguyên tố này sẽ giảm trong một thời gian, sau đó phân hủy. Do đó, người ta phải được tích trữ và xử lý một cách cẩn thận. Việc tích trữ các nguyên tố phóng xạ trong một thời gian dài là rất khó khăn. - Tai nạn nhà máy điện hạt nhân: Cho đến này, đã có hai vụ tai nạn nhà máy điện hạt nhân thảm khốc xảy ra: thảm họa Chernobyl xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl (1986) tại Ukraine, và thảm họa hạt nhân Fukushima Daiichi (2011) tại Nhật Bản. Sau các sự cố, một lượng lớn các bức xạ đã bị phát tán vào môi trường, dẫn đến những thiệt hại về người, thiên nhiên và đất đai. Người ta không thể phủ nhận khả năng lặp lại những thảm họa này trong tương lai. - Việc vận chuyển nhiên liệu urani và các chất thải phóng xạ là rất khó khăn. Urani phát ra một số bức xạ, do đó nó cần phải được xử lý cẩn thận. Chất thải của quá trình sản xuất hạt nhân còn nguy hiểm hơn và cần được bảo vệ tốt hơn. Tất cả các phương tiện vận chuyến chúng đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn quốc tế.
1.1.4. Nhà máy điện mặt trời > ưu điểm của năng lượng mặt trời - Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo vô tận và sẵn có trong tự nhiên. Nguồn năng lượng này tồn tại lâu dài như mặt trời đến hàng triệu năm tới. Do đó, năng lượng mặt trời thực sự có thể được gọi như là một nguồn năng lượng lâu dài. - Các tấm pin mặt trời rất dễ lắp đặt từ quy mô nhỏ ở hộ gia đình đến quy mô lớn của nhà máy điện; không phải bảo dưỡng nhiều, chi phí bảo dưỡng thấp. - về môi trường: năng lượng mặt trời là một nguồn không có tiếng ồn, không gây ô nhiễm như không có khí thải carbon dioxid hoặc các khí khác trong sản xuất điện. Đây là nguồn năng lượng sạch. Hình 1.7: Nhà máy điện mặt trời > Nhược điêm của năng lượng mặt trời - Chi phí lắp đặt ban đầu của các tấm pin mặt trời là khá cao. Tuy nhiên, chỉ cần đầu tư ban đầu để lắp đặt, sau khi đưa vào hoạt động, điện được sử dụng miễn phí. - Năng lượng mặt trời chỉ có thể được sản xuất ra điện năng vào ban ngày, không có vào ban đêm. Không hiệu quả ở các nước có khí hậu lạnh do ít ánh sáng mặt trời.
- Đối với các công trình có quy mô lớn, diện tích và chi phí lắp đặt là rất cao mà có thể không đáp ứng được nhu cầu cần thiết. Thực chất cũng là nhà máy nhiệt điện, trong đó lò than được Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện thay thế hệ thống kính mặt trời thu nhận nhiệt năng của mặt trời. - Xây dựng ở những vùng có nhiều ngày nắng. - Giá thành đắt, công suất nhỏ, hiệu suất thấp T| = 10 - 15%. - Không ô nhiễm môi trường. - Không ổn định, phụ thuộc thời tiết. 1.1.5. Nhà máy phong điện Hình 1.9: Nhà máy phong điện Gió là một nguồn năng lượng có khả năng tái tạo và việc sử dụng nó không tạo ra các chất độc hại như nhiên liệu hóa thạch. Đây ” - ’ ~ ĩ V .. 1 -------- -------------- !_• „,,A „„„ „l,Ắí
có thể trở thành một trong những nguồn năng lượng chính cho các thế hệ tương lai. Ưu điểm của năng lượng gió - Năng lượng gió là nguồn năng lượng có sẵn và luôn tồn tại trong tự nhiên. Neu đưa năng lượng gió vào khai thác ngày càng mạnh mẽ, sẽ làm giảm việc sử dụng các nguồn năng lượng từ các nhiên liệu không thể tái tạo được trong tự nhiên như than, dầu... mà việc khai thác các nguồn năng lượng này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến thế hệ mai sau. - Năng lượng gió là lựa chọn tốt nhất cho nhu cầu năng lượng trên thế giới bởi nó không gây ô nhiễm bầu khí quyển của Trái Đất như khi sử dụng các nhiên liệu hóa thạch. - Chi phí lắp đặt nhà máy phong điện là thấp hơn so với một nhà máy nhiệt điện than; đồng thời, không có các chi phí liên quan đến việc mua, vận chuyển nhiên liệu vào turbine gió, như các nhà máy điện hoạt động bằng than, dầu... Thêm vào đó, với những tiến bộ trong công nghệ, năng lượng gió sẽ trở nên rẻ hơn, do đó sẽ làm giảm được lượng vốn mà các quốc gia phải bỏ ra để đáp ứng nhu cầu năng lượng. Nhược điêm của năng lượng gió - Nhược điểm lớn nhất năng lượng gió phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết. Điện có thể được sản xuất và cung cấp đầy đủ khi gió đủ mạnh; khi lượng gió không đủ thì việc sản xuất ra điện năng rất khó khăn. - Vốn đầu tư ban đầu và chi phí bảo dưỡng lớn. Giá thành điện năng cao. Gây ô nhiễm tiếng ồn. Trong máy phát điện gió bộ phận cơ bản là turbine gió (có thể có 2 hoặc 3 cánh quạt) sẽ chuyển đổi từ năng lượng của gió thành năng lượng điện. Hiện nay có hai loại turbine gió thường được sử dụng: turbine trục đứng và turbine trục ngang. Trong nhà máy điện này, người ta lợi dụng sức gió để quay một hệ thống cánh quạt và truyền động để quay máy phát điện. Khó khăn của nhà máy điện này là do tốc độ gió và hướng gió luôn thay đổi, nên việc điều chỉnh tần số và điện áp gặp rất nhiều khó khăn. Thường được xây dựng ở những nơi có tần suất gió cao, không thể kéo lưới điện quốc gia đến.
1.2. TRẠM BIÉN ÁP Trạm biến áp là một công trình điện có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ cấp điện áp này (điện áp sơ cấp) sang cấp điện áp khác (điện áp thứ cấp) để phân phối phù họp với nhu cầu của phụ tải. Trong hệ thống điện, trạm biến áp có hai loại: trạm tăng áp và trạm hạ áp. Trạm tăng áp là loại trạm biến áp có điện áp sơ cấp nhỏ hơn điện áp thứ cấp, thường được lắp đặt ở các nhà máy điện, có nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát đến điện áp cao hơn để truyền tải về hệ thống điện và đến các phụ tải ở xa. Trạm hạ áp là loại trạm biến áp có điện áp sơ cấp lớn hơn điện áp thứ cấp, thường được lắp đặt ở gần các hộ tiêu thụ, có nhiệm vụ biến đổi từ điện áp cao xuống điện áp thấp phân phổi cho các phụ tải. Ngoài ra trong hệ thống điện còn một số loại trạm đặc biệt như: trạm biến đổi điện áp từ xoay chiều thành một chiều và ngược lại; trạm phân phổi với nhiệm vụ chỉ phân phối điện năng không biến đổi điện áp. Trong trạm phân phối chỉ có các đường dây, thanh góp có cùng điện áp, các khí cụ điện, thiết bị điều khiển, không có máy biến áp. 1.3. ĐÒ THỊ PHỤ TẢI 1.3.1. Khái niệm Mức tiêu thụ điện năng của các phụ tải luôn thay đổi theo thời gian. Đường biểu diễn quy luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được gọi là đồ thị phụ tải. Hay nói cách khác, đồ thị phụ tải là đường cong biểu diễn sự biến thiên của phụ tải theo thời gian với các đại lượng đo công suất (P(t), Q(t), S(t)). Thời gian khảo sát: - Ngày: 0 - 24h; - Mùa; - Năm; - Nhiều năm.