Giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) gồm 7 chương với những nội dung cơ bản như sau: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp; Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường; Sơ đồ nối điện chính và tự dùng của nhà máy điện và trạm biến áp; Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp; Thiết bị phân phối điện; Thao tác vận hành thiết bị trạm và Thao tác án động và xả án động các thiết bị chính; Các sự cố thường gặp và cách xử lý sự cố các thiết bị phân phối. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
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.
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp này được biên soạn theo chương trình chi tiết chuyên ngành Vận hành nhà máy nhiệt điện, dùng cho hệ cao đẳng nghề . Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên và tài liệu học tập cho học sinh, sinh viên. Giáo trình trình bày những vấn đề cốt lõi nhất của môn Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp. Các bài học được trình bày ngắn gọn, dễ hiểu. Các kiến thức trong giáo trình được tham khảo từ rất nhiều nguồn khác nhau. Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp gồm 7 chương với những nội dung cơ bản như sau: Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp. Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường. Chương 3: Sơ đồ nối điện chính và tự dùng của nhà máy điện và trạm biến áp Chương 4: Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp Chương 5: Thiết bị phân phối điện Chương 6: Thao tác vận hành thiết bị trạm và Thao tác án động và xả án động các thiết bị chính Chương 7: Các sự cố thường gặp và cách xử lý sự cố các thiết bị phân phối Do chuyên môn và thời gian có hạn nên không tránh khởi những thiếu sót, vậyrất mong nhận được những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách có chất lượng cao hơn. Bà Rịa – Vũng Tàu tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Nguyễn Lê Cương 2. Lê Thị Thu Hường 3. Nguyễn Xuân Thịnh
MỤC LỤC CHƯƠNG 1........................................................................................................ 10 KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ........................... 10 1.1. KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN............................................................................... 11 1.2. KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP ................................................................................ 12 CHƯƠNG 2.......................................................................................................... 9 MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG...................... 9 2.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC................................................................ 10 2.2. PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC ...................................................................... 13 2.3. MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) ............................................................................................ 15 2.4. MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI) ..................................................................................... 19 CHƯƠNG 3........................................................................................................ 23 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH VÀ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ............................................................................................... 23 3.1. CÁC SƠ ĐỒ THANH GÓP CƠ BẢN .......................................................................... 24 3.2. SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ........................................ 31 3.3. SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA TRẠM BIẾN ÁP GIẢM ÁP ..................................... 36 3.4. SƠ ĐỒ ĐIỆN TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP .................... 37 CHƯƠNG 4........................................................................................................ 44 MẠCH THỨ CẤP TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ........ 44 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG, CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH THỨ CẤP VÀ KÝ HIỆU .. 45 4.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ............................................. 46 4.3. TÍN HIỆU ....................................................................................................................... 47 4.4. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍN HIỆU CỦA MÁY CẮT ............................................ 48 4.5. KIỂM TRA CÁCH ĐIỆN ............................................................................................. 50 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN ........................................................................ 54 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG ..................................................................................................... 55 5.2 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI TRONG NHÀ ........................................................................... 58 5.3 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI NGOÀI TRỜI ............................................................................ 60 5.4 MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ PHÂN PHỐI .................................................... 61 5.4.1 CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ PHÂN PHỐI NGOÀI TRỜI .......................................... 61 5.4.2 CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ PHÂN PHỐI TRONG NHÀ .......................................... 63 CHƯƠNG 6........................................................................................................ 66 THAO TÁC VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRẠM VÀ THAO TÁC ÁN ĐỘNG VÀ XẢ ÁN ĐỘNG CÁC THIẾT BỊ CHÍNH ................................................. 66 6.1 THAO TÁC VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRẠM .......................................... 67 6.2 THAO TÁC ÁN ĐỘNG VÀ XẢ ÁN ĐỘNG CÁC THIẾT BỊ CHÍNH . 70 CHƯƠNG 7........................................................................................................ 76 CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH XỬ LÝ SỰ CỐ CÁC THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ...................................................................................................... 76 7.1 SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP, CÁCH XỬ LÝ ................................................... 77 7.2 SỰ CỐ CÁC MÁY CẮT, CÁCH XỬ LÝ ................................................. 83 7.3 SỰ CỐ DAO CÁCH LY (DCL), CÁCH XỬ LÝ ..................................... 86 7.4 XỬ LÝ SỰ CỐ CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ......................................... 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 89
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1. Tên môn học: PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Mã môn học: ELET52137 2. Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 29 giờ; Kiểm tra 2 giờ) Số tín chỉ: 02 3. Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn học phần điện nhà máy điện và trạm biến áp là môn học chuyên môn nghề trong danh mục các môn học/mô đun đào tạo bắt buộc của nghề vận hành nhà máy nhiệt điện. - Tính chất: Môn học này trang bị những kiến thức về phần điện của nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp. 4. Mục tiêu môn học: Về kiến thức: - Đọc được sơ đồ nối điện chính của các nhà máy điện; - Trình bày được kết cấu của các thiết bị phân phối trong nhà máy điện; - Giải thích được tính năng, tác dụng của mạch thứ cấp; nguồn thao tác của nhà máy điện; - Trình bày được những khái niệm cơ bản nhất về hệ thống điện quốc gia, nhà máy điện và trạm biến áp; - Trình bày được các yêu cầu, quy định và quy trình thao tác và vận hành thiết bị trạm điện; - Trình bày được các sự cố thường gặp và cách xử lý sự cố thiết bị trạm điện. Về kỹ năng: - Tính chọn được các phần tử trong sơ đồ nối điện của nhà máy điện. - Phát hiện được những hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của thiết bị và hệ thống điện nhà máy điện, đưa ra được các biện pháp xử lý sự cố. - Viết được phiếu thao tác thiết bị, nhớ và áp dụng được quy trình thao tác. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Ngăn nắp, thận trọng, tỉ mỷ, chính xác trong công việc. - Rèn luyện được tính kiên trì, tự lập, tự chủ, phát huy tính sáng tạo trong công việc. 5. Nội dung môn học:
5.1 Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Thực Kiểm Tí hành, tra Tên môn học, mô TT Mã MH/MĐ n Tổng Lý thí nghiệ đun chỉ số thuyết m, thảo T luận, bài LT H tập Các môn học chung/ I 23 465 180 260 16 9 đại cương 1 COMP64002 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 4 1 2 COMP62004 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 COMP62008 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng 4 COMP64010 4 75 36 35 2 2 và An ninh 5 COMP63006 Tin học 3 75 15 58 0 2 6 FORL66001 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 An toàn vệ sinh lao 7 SAEN52001 2 30 23 5 2 0 động Các môn học, mô II đun chuyên môn 61 1545 379 1096 26 44 ngành, nghề Môn học, mô đun cơ II.1 12 240 112 116 8 4 sở 8 ELET5201 An toàn điện 2 30 28 0 2 0 9 ELEO53012 Điện kỹ thuật cơ bản 3 45 42 0 3 0 10 PETR612002 Nhiệt kỹ thuật 2 45 14 29 1 1 11 ELEI53115 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 12 ELET52116 Khí cụ điện 2 45 14 29 1 1 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn ngành, 49 1305 267 980 18 40 nghề Tổng quan về nhà 13 ELEO52056 2 30 28 0 2 0 máy nhiệt điện Phần điện nhà máy 14 ELET52137 2 45 14 29 1 1 điện và trạm biến áp Lò hơi và hệ thống 15 ELEO54031 4 75 42 29 3 1 thiết bị phụ Tua-bin hơi và hệ 16 ELEO54059 4 75 42 29 3 1 thống thiết bị phụ 17 ELET5316 Bảo vệ rơ le 3 75 14 58 1 2 Thí nghiệm điện cơ 18 ELEO53140 3 75 14 58 1 2 bản 19 AUTM64116 PLC 3 75 14 58 1 2
Vận hành lò hơi và hệ 20 ELEO55160 5 135 14 116 1 4 thống thiết bị phụ 1 Vận hành lò hơi và hệ 21 ELEO63161 3 75 14 58 1 2 thống thiết bị phụ 2 Vận hành Tua-bin hơi 22 ELEO55162 và hệ thống thiết bị 5 135 14 116 1 4 phụ 1 Vận hành Tua-bin hơi 23 ELEO63163 và hệ thống thiết bị 3 75 14 58 1 2 phụ 2 24 ELET55157 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 25 ELET54153 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 25 ELET63120 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 0 129 0 6 Tổng cộng 84 2010 559 1356 42 53 5.2 Nội dung chi tiết môn học: Thời gian (giờ) Số Thực hành, Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra TT số thuyết thảo luận, bài tập LT TH Chương 1: Khái niệm về nhà 1 2 2 0 0 0 máy điện và trạm biến áp Chương 2: Máy biến áp điện 2 3 1 2 0 0 lực và máy biến áp đo lường Chương 3: Sơ đồ nối điện 3 chính và tự dùng của nhà máy 10 3 7 0 0 điện và trạm biến áp Chương 4: Mạch thứ cấp trong 4 5 2 2 1 0 nhà máy điện và trạm biến áp Chương 5: Thiết bị phân phối 5 10 2 8 0 0 điện Chương 6: Thao tác vận hành thiết bị trạm và thao tác án 6 7 2 4 0 0 động và xả án động các thiết bị chính Chương 7: Các sự cố thường 7 gặp và cách xử lý các sự cố 8 2 6 0 1 thiết bị phân phối Cộng 45 14 29 1 1 6. Điều kiện thực hiện môn học:
1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: - Phòng học lý thuyết 2. Trang thiết bị máy móc: - Máy tính, máy chiếu - Các bản vẽ, tranh ảnh cần thiết 3. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Giáo trình, giáo án - Phiếu học tập - Video mô phỏng hoạt động 7. Nội dung và phương pháp, đánh giá: 7.1 Kiểm tra thưởng xuyên: - Số lượng bài: 01. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ trong quá trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập. 7.2 Kiểm tra định kỳ: - Số lượng bài: 02 bài kiểm tra - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định, trong đó: Stt Bài kiểm tra Hình thức kiểm tra Nội dung Thời gian 1. Bài kiểm tra số 1 Lý thuyết Bài 1, 2,3,4 45÷60 phút 2. Bài kiểm tra số 2 Thực hành bài tập Bài 5,6,7 45÷60 phút 7.3 Thi kết thúc môn học: Thi lý thuyết - Hình thức thi: Thi lý thuyết - Thời giant thi: 45÷60 phút. 8. Hướng dẫn thực hiện môn học: 1. Phạm vi áp dụng môn học: - Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện hệ Cao đẳng, Trung cấp 2. Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học:
- Đối với giáo viên, giảng viên: - Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết với bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. - Tổ chức giảng dạy: theo lớp. - Thiết kế các phiếu học tập - Đối với người học: - Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ - Hoàn thành các bài tập - Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập. - Tuân thủ qui định giờ giấc. 3. Những trọng tâm cần chú ý: 4. Tài liệu tham khảo: - Giáo trình Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp – TS. Đào Quang Thạch, TS. Phạm Văn Hòa. - Nhà máy nhiệt điện – Nguyễn Công Hân – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội
CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 1: Chương 1 là chương giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản về nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở các bài tiếp theo. ❖ MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 1 LÀ: Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng - Phân biệt được Các loại nhà máy điện, hiểu được ưu và nhược điểm của từng loại - Phân biệt được các trạm biến áp trong hệ thống điện - Trình bày được các chế độ làm việc của điểm trung tính trong hệ thống điện - Tạo tính kiên trì, cẩn thận, tư duy trong công việc. - Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1: - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết theo tiêu chuẩn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1: - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp Trang 10
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 1: 1.1. KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN 1.1.1. Khái niệm về nhà máy điện Nhà máy điện là một xí nghiệp đặc biệt có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng khác nhau như năng lượng của nhiên liệu (than, dầu, khí đốt, nguyên tử v.v. . . ), năng lượng của dòng nước, gió, mặt trời v.v ... thành điện năng để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Căn cứ vào các loại nhiên liệu sử dụng cho nhà máy điện người ta chia ra: Nhà máy nhiệt điện, thủy điện, phong điện, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời v.v... 1.1.2. Giới thiệu một số nhà máy điện 1.1.2.1 Nhà máy nhiệt điện: (NĐ) Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá, dầu hoặc khí đốt, trong đó than đá được sử dụng rộng rãi nhất. Nhà máy nhiệt điện được chia làm 2 loại: Nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện trích hơi : + Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng. + Nhà máy nhiệt điện trích hơi: một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào mục đích công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng lân cận. 1.1.2.2 Nhà máy thủy điện: (TĐ) Nhà máy thủy điện dùng năng lượng của dòng nước để sản xuất ra điện năng. Động cơ sơ cấp để quay máy phát thủy điện là các tua bin nước trục ngang hay trục đứng . So với nhiệt điện nhà máy thủy điện có một số ưu điểm quan trọng sau : * Giá thành điện năng thấp chỉ bằng 1/5 - 1/10 nhiệt điện . * Khởi động nhanh chỉ cần một phút là có thể khởi động xong và cho mang công suất, trong khi đó để khởi động một tổ máy nhiệt điện (kể cả lò và tuabin) phải mất hàng ngày. Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp Trang 11
* Có khả năng tự động hóa cao nên số người phục vụ tính cho một đơn vị công suất chỉ bằng 1/10  1/15 của nhiệt điện. * Kết hợp các vấn đề khác như công trình thủy lợi, chống lũ lụt, hạn hán, giao thông vận tải, hồ thả cá v.v... Tuy nhiên nhà máy TĐ cũng có một số nhược điểm đáng chú ý : * Vốn đầu tư xây dựng một nhà máy rất lớn. * Thời gian xây dựng dài. * Công suất bị hạn chế bởi lưu lượng và chiều cao cột nước . * Thường ở xa hộ tiêu thụ nên phải xây dựng đường dây cao áp rất tốn kém. 1.1.2.3. Nhà máy điện nguyên tử Thực chất nhà máy điện nguyên tử là một nhà máy nhiệt điện, trong đó lò đốt than được thay bằng lò phản ứng nguyên tử. Nhà máy điện nguyên tử tiêu thụ nguyên liệu (Torium và Uranium) rất ít, vì năng lượng 1kg Uranium tương đương với năng lượng của 2700 tấn than đá tiêu chuẩn. Vì vậy ở những vùng núi không thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu thì việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử có ý nghĩa quan trọng. Năm 1954, Liên Xô xây dựng nhà máy điện nguyên tử đầu tiên có công suất 5.000KW, tiêu thụ ngày đêm khoảng 30g Uranium, trong khi đó NĐ có cùng công suất tiêu thụ khoảng (100  110) tấn than xấu. 1.1.2.4. Nhà máy điện dùng sức gió 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 và hướng gió luôn luôn thay đổi, nên điều chỉnh tần số và điện áp gặp nhiều khó khăn. 1.1.2.5. Nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời Thực chất cũng là nhà máy nhiệt điện, trong đó lò than được thay thế bằng hệ thống kính thu nhận nhiệt năng của mặt trời. Nhà máy điện dùng năng lượng của mặt trời đầu tiên trên thế giới đã được xây dựng ở Liên Xô với công suất 1.200 KW. Ngoài ra còn có nhà máy điện sử dụng năng lượng thủy triều. 1.2. KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp là một công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác, đây là một khâu quan trọng trong việc liên kết các lưới điện. Phía hạ áp và cao áp có các thiết bị tương ứng, có nhiệm vụ nhận điện năng từ một nơi và truyền tải đi nơi khác qua đường dây. Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp Trang 12
1.2.1. Trạm tăng áp: Trạm tăng áp thường 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 đến các hộ tiêu thụ ở xa. Mục đích của việc tăng điện áp lên cao là để giảm tổn thất khi truyền tải. 1.2.2. Trạm hạ áp: Trạm hạ áp đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp từ giá trị cao hơn xuống giá trị thấp hơn thích hợp cho các hộ tiêu thụ điện. Trạm biến áp hạ áp và trung gian làm nhiệm vụ liên lạc giữa 2 cấp điện áp khác nhau. ❖ TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1: 1.1. Khái niệm về nhà máy điện 1.2. Khái niệm về trạm biến áp ❖ CÂU HỎI CỦNG CỐ CHƯƠNG 1: 1. Trình bày khái niệm về nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp. 2. Phân loại nhà máy nhiệt điện. Nêu ưu, nhược điểm cả từng loại. 3. Phân loại trạm biến áp. Nêu ưu, nhược điểm cả từng loại. Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp Trang 13
CHƯƠNG 2 MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 2: Chương 2 là chương giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản máy biến áp lực và máy biến áp đo lường để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở các bài tiếp theo. ❖ MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 2 LÀ: Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng - Phát biểu được khái niệm về máy biến áp điện lực và phân loại các loại máy biến áp đo lường - Phân biệt được các loại máy biến áp điện lực dùng trong nhà máy điện và trạm biến áp - Nêu được công dụng, cấu tạo và phân loại máy biến điện áp - Nêu được công dụng, cấu tạo và phân loại máy biến dòng điện - Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2: - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết theo tiêu chuẩn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2: - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 9
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 2: 2.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 2.1.1 Giới thiệu chung: - Máy biến áp (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ thực hiện nhiệm vụ truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải và sử dụng điện. - Điện năng được truyền tải từ nhà máy điện (NMĐ) đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi điện áp bằng các máy biến áp tăng và giảm áp. Do đó tổng công suất đặt của máy biến trong hệ thống điện thường gấp (4 - 6) lần tổng công suất các máy phát có trong hệ thống. Mặc dù hiệu suất MBA tương đối cao ( 98%) nhưng tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp vẫn rất lớn. Vì vậy người ta mong muốn giảm số bậc máy biến áp, giảm công suất đặt máy biến áp và sử dụng chúng đạt hiệu quả cao hơn. Điều này có thể thực hiện được bằng cách thiết kế hệ thống điện hợp lý, sử dụng máy biến áp tự ngẫu trong những mạng điện thích hợp và tận dụng khả năng tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo máy biến áp góp phần nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm nguyên vật liệu. Xu thế hiện nay người ta chế tạo MBA với cấp điện áp cao và thay đổi cấu trúc để tăng công suất đơn vị, với việc sử dụng thép cán nguội có cách điện tốt và hệ thống làm mát tốt người ta có thể chế tạo những loại MBA có công suất đơn vị lớn. Tuy nhiên công suất đơn vị còn bị hạn chế bởi kích thước, trọng lượng và điều kiện chuyên chở, ngày nay người ta đã chế tạo được MBA các cỡ sau : MBA ba pha : Điện áp (220 - 330) kV Công suất 630 MVA Điện áp 500 kV Công suất 1.200 MVA MBA tự ngẫu : Điện áp 500 /110 kV Công suất 1.500 MVA MBA một pha : Điện áp 500 kV Công suất 1.600 MVA Trong thực tế người ta cố gắng chọn MBA ba pha vì tổn thất trong MBA ba pha bé hơn trong MBA một pha có cùng công suất từ (12 - 15) %, kích thước, trọng lượng, Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 10
gía thành cũng giảm so với MBA một pha. Vì vậy khi không chọn được MBA ba pha mới chọn MBA một pha . 2.1.2 Cấu tạo của máy biến áp điện lực: Hình 2.1 - Hình dáng chung của MBA lực a. Lõi thép: Lõi thép là phần tử chính của máy biến áp được chế tạo bằng cách ghép các lá tôn cán nóng hoặc cán lạnh có độ dày từ 0,35mm đến 0,5mm, có thành phần chủ yếu là sắt (Fe) có pha thêm 4÷ 6% silíc (Si). Hình 2.2 - Cấu tạo lõi thép và cuộn dây của MBA lực b. Cuộn dây: - Vật liệu: thường bằng dây đồng dẹt có tiết diện hình chữ nhật bọc cách điện bằng giấy tẩm dầu cách điện - Cuộn hạ áp trong, cao áp ngoài. Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 11
2.1.3. Nguyên lý hoạt động: Hình 2.3 - Sơ đồ nguyên lí MBA một pha Khi ta cấp nguồn điện xoay chiều u1 vào hai đầu dây quấn sơ cấp của MBA, trong cuộn dây sơ cấp w1 sẽ có dòng điện sơ cấp i1 chạy qua. Dòng điện i1 sinh ra từ thông biến thiên chạy trong lõi thép, từ thông này móc vòng (xuyên qua) đồng thời cả hai dây quấn sơ cấp w1 và thứ cấp w2 được gọi là từ thông chính. Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông sẽ làm cho cuộn dây sơ cấp cảm ứng một sức điện động cảm ứng là: d e 1 = - w1 dt Đồng thời bên cuộn dây thứ cấp có một sức điện động cảm ứng là: d e 2 = - w2 dt Trong đó: w1, w2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Khi MBA không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch nên dòng điện thứ cấp I2 = 0, từ thông chính trong lõi thép chỉ do dòng sơ cấp I0 sinh ra. Khi MBA có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở Z, dưới tác động của sức điện động e2 có dòng điện thứ cấp I2 cung cấp điện cho tải. Khi đó từ thông chính do đồng thời cả hai dòng sơ cấp I1 và thứ cấp I2 sinh ra. Điện áp u1 có dạng sin nên từ thông  cũng biến thiên theo dạng sin, ta có:  = max. sint Tần số góc  = 2f [rad/s], góc pha ban đầu của từ thông = 0 d e 1 = - w1 . dt = - w1.max..cost = w1.max.2f.sin(t – п/2) = 4,44.f.w1. max ;2 sin(t - п/2) = E1. ;2 . sin(t - п/2) d e 2 = - w2 . = - w2.max..cost = w2.max.2f.sin(t - п/2) dt = 4,44.f.w2. max ;2 sin(t - п/2) = E2. ;2 . sin(t - п/2) Tóm lại: Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 12
e1 = E 1 . . sin(t - п/2) e2 = E 2 . . sin(t - п/2) E1 = 4,44.f.w1. max E2 = 4,44.f.w2. max Trong đó: e1, e2: giá trị tức thời của sức điện động cảm ứng trên cuộn dây sơ cấp, thứ cấp. E1, E2: giá trị hiệu dụng của sức điện động cảm ứng trên cuộn dây sơ cấp, thứ cấp. 2.2. PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC Máy biến áp lực được phân thành 4 loại chính sau đây: - Máy biến áp 2 cuộn dây - Máy biến áp 3 cuộn dây - Máy biến áp tự ngẫu - Máy biến áp có cuộn dây phân chia 2.2.1. Máy biến áp 2 cuộn dây: UC UH Chiều truyền công suất: Sc ↔ Sh Sđm là công suất của cuộn cao áp, cuộn hạ áp và cũng là công suất của mạch từ. 2.2.2. Máy biến áp 3 cuộn dây: UC Chiều truyền công suất: Sc ↔ Sh + St St ↔ Sh + Sc Sh ↔ Sc + St Sđm của MBA là công suất của cuộn dây có công suất lớn nhất (và cũng là công suất của mạch từ), các cuộn còn lại có thể bằng Sđm (100%) hoặc bằng 2/3Sđm (66.7%) được ký hiệu quy ước theo thứ tự cao/trung/hạ. Ví dụ: 100/100/100; 100/100/66.7; 100/66.7/66.7 2.2.3. Máy biến áp có cuộn dây phân chia Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 13
MBA có cuộn dây phân chia giống MBA 3 cuộn dây, có mạch từ và điện áp sơ cấp U1 , công suất bằng công suất định mức (S1 = Sđm); còn 2 cuộn dây kia đều có điện áp U2, có công suất bằng nhau và bằng ½ công suất định mức của MBA (S21 = S22 = Sđm/2). Khi một cuộn nghỉ làm việc, MBA chỉ có thể làm việc với Sđm/2. Trong thực tế có thể chế tạo kết hợp vừa tự ngẫu vừa 3 cuộn dây hoặc vừa 3 cuộn dây vừa có cuộn dây phân chia. S U SC UT ST H H MBA có CD phân chia MBATN có CD phân chia MBA có CD phân chia 2.2.4. Máy biến áp tự ngẫu Hình 2.4. Sơ đồ tương đương của MBA tự ngẫu Máy biến áp tự ngẫu làm việc cơ bản giống máy biến áp thường, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, thực hiện nhiệm vụ truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, chỉ khác là ngoài quan hệ về từ còn có quan hệ trực tiếp về điện giữa hai cuộn cao và trung. Giả sử MBATN làm việc ở chế độ giảm áp truyền lượng công suất S từ cuộn cao áp sang cuộn trung áp. - Lúc này trong cuộn nối tiếp có dòng Int = IC - Trong cuộn dây chung có dòng Ich - Dòng phụ tải là IT = Ich + IC Dòng điện đi vào trung áp có thể xem gồm hai thành phần: + Thành phần Int truyền trực tiếp từ cao sang trung nhờ mối quan hệ về điện giữa cuộn cao và cuộn trung. Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 14
+ Thành phần Ich truyền từ cao sang trung nhờ mối quan hệ điện từ giữa cuộn cao và cuộn trung. Giả thiết bỏ qua tổn thất công suất trong MBA ta có: S = U C . IC = U T . IT S = UC . IC = [ (UC - UT ) + UT ] . IC = (UC - UT ).IC + UT . IC Đặt SBA = [ UC- UT ].IC là công suất biến. Sđ = UT . IC là công suất điện. Như vậy công suất S truyền từ cao áp sang trung áp gồm hai thành phần: - Công suất biến áp truyền từ cao áp sang trung áp bằng quan hệ điện từ (quan hệ biến áp) với cuộn sơ cấp là cuộn nối tiếp và cuộn thứ cấp là cuộn chung. - Công suất điện là thành phần công suất truyền tải từ cao sang trung nhờ quan hệ trực tiếp về điện. Khi truyền tải công suất định mức từ cao áp sang trung áp thì cuộn nối tiếp và cuộn chung đều tải một lượng công suất Sm. Vì vậy kích thước các cuộn dây này đều được tính toán thiết kế theo công suất mẫu, theo phần trên kích thước mạch từ cũng được tính toán thiết kế theo công suất mẫu nên công suất mẫu còn được gọi là công suất tính toán. Vậy máy biến áp tự ngẫu được thiết kế chế tạo theo công suất mẫu nên kích thước và giá thành của nó nhỏ hơn nhiều so với máy biến áp thường cùng công suất định mức. Trong hệ thống điện Việt Nam máy biến áp tự ngẫu được dùng ở các cấp điện áp sau: 500 kV/220 kV, 220 kV/110kV, 220 V/110V ( Hộ tiêu thụ). MBA tự ngẫu có 3 chế độ làm việc: - Chế độ tự ngẫu: là chế độ truyền công suất từ cao áp sang trung áp hoặc ngược lại. Chế độ tự ngẫu, công suất truyền tải lớn nhất bằng công suất định mức. - Chế độ biến áp: Là chế độ truyền công suất từ hạ áp sang trung áp ( H → T) hay từ hạ áp sang cao áp (H→C) hoặc từ hạ áp sang trung áp và cao áp (H→ T+C) hoặc ngược lại với điều kiện S  Smẫu để cuộn hạ không bị quá tải. - Chế độ liên hợp: Là chế độ truyền công suất từ hạ áp sang trung áp và từ cao áp sang trung áp hoặc từ hạ áp sang cao áp và từ trung áp sang cao áp hay ngược lại. 2.3. MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) 2.3.1. Công dụng và các tham số của máy biến điện áp 1. Công dụng và nguyên lý hoạt động của máy biến điện áp Máy biến điện áp (BU hoặc VT – Voltage Transformer) là máy biến áp đo lường dùng để biến đổi điện áp từ một trị số nào đó U1 (thường U1 ≥ 380V) về một trị Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường Trang 15