Hệ thống điện (Tập 1): Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:223

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Hệ thống điện (Tập 1)" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm chung về hệ thống điện và lưới điện; Sơ đồ tính toán và các thông số của các phần tử của lưới điện; Đặc tính truyền tải điện năng; Tính toán chế độ xác lập của lưới phân phối; Tính toán lưới hệ thống và lưới truyền tải;... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống điện (Tập 1): Phần 1

1 TRẦN BÁCH - ậ ẬI LUỚI W ĐIỆN ỊỊ THỐNG °C 'N QX 1 TÂP 1 NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT tx
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Bách LƯÓI ĐIỆN VẰ HỆ THỐNG ĐIỆN Tập 1 In lần thứ 4 có sủa chữa __ _ ViỆrí THÍT • Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội 2006
LỜI NÓI ĐẦU Bộ sách Lưới diện và hệ thống diện gồm 5 tập, sẽ trình bày các nội dung sau đây: Tập ỉ: Những vấn đề chung về lưới điện: Khái niệm chung về hộ thống điện và lưới điện; Tính toán chê' độ đối xứng và khống đối xứng của lưới điện trung, hạ áp; Tính toán lưới hệ thống và đường dây tải điện dài; Lựa chọn dây dẫn; Điều chỉnh điện áp; Bù công suất phản kháng và giám tổn thất điện nãng; Khái niệm về độ tin cây và tính toán kinh tế lưới điện. Nội dung này phóng theo nội dung giáo trình lưới điện ở Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Tập 2: Những vấn đề liên quan đến chê' độ làm việc của hệ thống điện : Khái niệm về chê' độ làm việc của hệ thống điện; Công tác vận hành hệ thông điên; Điều chỉnh chất lượng điện năng gồm điều chinh tần sô' và điện áp (trên lưới hệ thông); Tô'i ưu hoá chi phí sản xuất điện năng; Độ tin cậy của hệ thống điện. Tập 3: Những vấh đề về lưới phân phối điện và hệ thống phân phối điện: Mô hình số lưới điện; Giải tích lưới phân phôi điện; Tính ngắn mạch; Mô hình hệ thống điều chỉnh điên áp; Bù công suất phán kháng, giảm tổn thất điện năng; Hiện tượng cộng hưởng trong lưới phân phối. Tập 4: Những vấn đề về đường dây tải điện dài: Tính toán các thông số của đường dây; Giải tích các chê' độ làm việc của đường dây dài; Ôn định tĩnh và ổn định động của hệ thớng điện; Kết cấu cơ khí; Ánh hướng của đường dây trên không đến các đường dây lân cận và môi trường. Tập 5: Quy hoạch, thiết kê' và vận hành lưới điện, trọng tâm nghiêng về lưới phân phối và lưới điện dân dụng; Sử dụng máy tính trong tính toán lưới điện. Bộ sách viết trên cơ sở các bài giảng của các tác giả trong 30 năm công tác tại Bộ mộn Hệ thống diện vổ các môn học : Lưới diện, Cung cấp điện năng, Ôn định của hệ thống điện, Tối ưu hoá chếdộ làm việc của hệ thống diện, Qui hoạch hệ thống diện cho cho sinh viên ngành hệ thống diện và môn học Độ tin cậy của hệ thống diện cho các lớp cao học. Nội dung được mở rộng và bố sung để phản ánh được nhiều nhất hiện trạng kỹ thuật lưới điện. Bộ sách cũng được viết theo tinh thần áp dụng máy tính điện tử trong lính toán hệ thông điện. Để đảm bảo tính độc lập tương đối của các tập sách các vấn đề đã được trình bày trong tập 1 có the được nhắc lại với nội dung rút ngắn, mở rộng hoăc nguyên vẹn trong các tập sau. Mong rằng bộ sách sẽ cung cấp cho bạn đọc, các sinh viên ngành điện, các kỹ sư điện, các nghiên cứu sinh những thông tin cần thiết, giúp các bạn đạt hiệu quả cao trong học tập và nghiên cứu. 3
Tuy nhiên do trình độ có hạn và nguồn thông tin hạn chế có thể có nhiều vấn đề bạn đọc quan tâm chưa được đề cập tới hoậc đề cập chưa đầy đủ tác giả mong bạn đọc lượng thứ. Tác giả hết sức cám on các ý kiến đóng góp cho bộ sách để hoàn thiện trong những lần xuất bản sau. Các thư tìr góp ý xin liên hệ theo địa chỉ : PGS. TS. Trần Bách, Bộ môn hệ thóng điện, Khoa năng lượng, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1. Đại Cồ Việt, Hà nội. Tel: 8692009. Xin trân trọng cảm ơn Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật đã hết sức giúp đỡ để xuất bản bộ sách này. Tác giả
MỤC LỤC Trang 1. Khái niệm chung về hệ thống điện và lưới điện 11 1.1. Hệ thống điên..........................................................................................11 1.2. Lưới điện................................................................................................. 13 1.2.1. Lưới hệ thống................................................................................ 13 1.2.2. Lưới truyền tải.. .-...........................................................................13 1.2.3. Lưới phân phối.............................................................................. 14 1.3. Điện áp và khả năng tải của lưới điện.................................................... 24 1.3.1 .Điện áp của lưới điện ............................................................... 24 1.3.2 .Khả năng tải của lưới điện........................................................... 26 1.4. Tiêu chuẩn đánh giá lưới điện................................................................ 27 1.5. Phụ tải điện.............................................................................................. 28 1.5.1. Định nghĩa................................................................................... 28 1.5.2. Đặc điểm của phụ tải điện........................................................... 28 1.5.3. Phân loại phụ tải.......................................................................... 32 1.5.4. Các đặc trưng của phụ tải ........................................................... 33 1.5.5. Yêu cầu của phụ tải đối với HTĐ ............................................... 36 1.5.6. Tính toán phụ-tải điện.................................................................. 39 1.6. Hoạt động của HTĐ................................................................................ 41 1.6.1 Chế đô làm việc và cân bằng công suất của HTĐ........................ 41 1.6.2 Mục đích hoạt động...................................................................... 44 2. Sơ đồ tính toán và các thông số của các phẩn tử của lưới điện 46 2.1. Sơ đồ tính toán........................................................................................ 46 2.2. Thông số của dây dẫn............................................................................. 47 2.2.1. Các loại thông số......................................................................... 47 2.2.2. Tính toán các thông số của dây dẫn............................................48 5
2.2.3. Sơ đồ thay thế của dây dẫn.......................................................... 53 2.3. Thông sô' của máy biến áp...................................................................... 55 2.3.1. Máy biến áp hai cuộn dây............................................................ 56 2.3.2. Máy biến áp ba cuộn dây............................................................ 58 2.3.3. Máy biến áp tự ngẫu................................................................... 59 3. Đặc tính truyền tải điện năng 63 3.1. Tổn thất điện áp...................................................................................... 64 3.1.1. Tổn thất điện áp tính theo dòng điện,vecto điên áp..................... 63 3.1.2. Độ sụt áp...................................................................................... 65 3.1.3. Tính toán tổn thất điện áp và điện áp theo công suất................... 66 3.2. Tổn thất công suất trên đườngdây.......................................................... 68 3.3. Tổn thất điên năng trên đườngdây........................................................... 69 3.4. Tổn thất công suất và điện năng trong máy biến áp............................... 72 3.4.1. Tổn thất công suất trong máy biến áp........................................ 72 3.4.2. Tổn thất điện nãng trong máy biến áp........................................74 4. Tính toán chế độ xác lập của lưởi phân phối 78 4.1. Những vấn đề chung............................................................................... 78 4.1.1. Mục đích, yêu cầu........................................................................ 78 4.1.2. Các công thức cơ sở..................................................................... 78 4.1.3. Sơ đồ tính toán lưới phân phối..................................................... 81 4.1.4. Các chế độ cần tính toán và nói chung về phươngpháp tính....... 82 4.1.5. Sô' liệu đầu vào để giải tích lưới phân phối.................................. 85 4.2. Tính toán lưới phân phối ba pha đối xứng.............................................. 89 4.2.1. Tính toán LPP khi biết giá trị đồng thời của phụ tải.................... 89 4.2.2. Tính toán bPP khi biết công suất cực đại của phụtải................... 92 4.2.3. Tính toán LPP theo năng lượng tiêu thụ của phụ tải.................. 105 4.2.4. Tính LPP trên máy tính ...........................................................108 4.3. Tính toán LPP trong chê' đô không đới xứng....... ................................ 117 4.3.1. Khái niệm.................................................................................. 117 6
4.3.2. Tính toán chế độ không đới xứng cho các loại lưới điện..........126 5. Tính toán lưới hệ thống và lưới truyền tải 143 5.1. Khái niệm chung...................................................................................143 5.2. Tính toán lưới hở..... ;....................................................... 145 5.2.1. Trường hợp cho biết s2,s3,u3 cần tính Ụ|,S|............................... 145 5.2.2. Trường hợp cho biết S2,Sj,U| cần tính U2,U3 ,S| ....................... 147 5.3. Tính toán lưới điện kín đơn giản.......................................................... 151 5.3.1. Lưới điện kín có một nguồn cung cấp....................................... 151 5.3.2. Lưới điên kín có hai nguồn cung cấp điện áp khác nhau........... 156 5.4. Tính toán lưới điện có hai cấp điện áp.................................................. 157 5.5. Khái niệm về tính toán lưới hê thống....................................................158 5.5.1. Mô hình điện thế nút của lưới điện............................................ 158 5.5.2. Mô hình cân bằng công suất nút.................................................168 5.5.3. Các phương pháp giải tích lưới điên...........................................172 5.5.4. Tính đêh điều chỉnh điện áp và điều chỉnh công suất tác dụng 200 trong giải tích lưới điên................................................. 5.5.5. Tính tổn thất công suất trong lưới điện..................................... 206 5.6. Khái niêm về tính toán đường dây dài................................................. 210 5.6.1. Các phương trình của đường dây dài......................................... 210 5.6.2. Đường dây không tổn thất.........................................................212 5.6.3. Công suất tự nhiên.................................................................... 213 5.6.4. Phân bô' điện áp trên đường dây dài và công suất phản kháng do đường dây sinh ra......................................................... 214 5.6.5. Khả năng tải của đường dây dài................................................ 215 5.6.6. Tổn thất điên năng trên đường dây dài..................................... 216 6. Lựa chọn dây dẫn trong lưới điện 220 6.1. Tiết diện tối ưu và các điều kiện kỹ thuật............................................ 220 6.2. Mật đô kinh tế dòng điên...................................................................... 221 6.2.1. Giá tiền tổn thất công suất và tổn thất điện năng......................221 7
6.2.2. Tổng chi phí vốn cho đường dây điện........................................ 212 6.2.3. Quy tắc Kelvin và mật độ kinh tế dòng điện........................... 224 6.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong thiết kế,quy hoạch lưới điện.......... 226 6.3.1. Chọn tiết diện dây dẫn trong lưới hê thống cao và siêu cao thế. .226 6.3.2. Chọn tiết diên dây dẫn trong lưới phân phối.............................229 6.4. Tính toán lưạ chọn dây dẫn ..................................................................232 6.4.1. Chọn dây dẫn theo Jk, ............................................................... 232 6.4.2. Chọn dây dẫn theo dòng điện lýn nhất cho phép....................... 233 6.4.3. Chọn dây cáp theo phát nóng khi ngắn mạch............................ 237 6.4.4. Chọn dây dẫn đường dây trên không theo điều kiên độ bển cơ học..................................................................... 239 6.4.5. Chọn dây dẫn theo điều kiện vầng quang điện................... 239 6.4.6. Chọn dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp............................ 240 6.4.7. Chọn dây dẫn lưới hạ áp kết hợp với thiết bị bảo vệ.................. 249 7. Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện 255 7.1. Khái niệm chung .................................................................................255 7.1.1. Ánh hưởng của điện áp tới công tác của hệ thống điện............ 255 7.1.2. Nhiêm vụ của điều chỉnh điện áp.............................................. 255 7.1.3. Quan hệ CSPK-điện áp, phương thức điều chỉnh điện áp......... 255 7.1.4. Quan hệ giữa cân bằng CSPK và ổn định của hộ thống điện ... 257 7.1.5. Điều chỉnh điện áp và AP, AA.................................................... 259 7.1.6. Phân cấp điều chỉnh điện áp trong HTĐ.................................... 260 7.2. Điều chỉnh điện ằp trên lưới hệ thống và lưới truyền tải...................... 261 7.2.1. Các phương tiện để điều chỉnh điện áp...................................... 261 7.2.2. Phương thức điều chỉnh điện áp................................................. 265 7.3. Điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối.............................................. 266 7.3.1. Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện.............................. 266 7.3.2. Đánh giá chất lượng điện áp trong lưới hạ áp........................... 267 7.3.3. Diễn biến điện áp trong lưới điện.............................................. 269 8
7.3.4. Phương thức điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối............... 270 7.3.5. Điều chỉnh điện áp dưới tải trong MBA TG............................. 271 7.3.6. Đật đầu phân áp cô' định ở MBA pp......................................... 275 7.3.7. Tính toán điều chỉnh điện áp..................................................... 276 7.3.8. Điều chỉnh điên áp bằng bù ngang và bù dọc............................ 278 7.3.9. Các biện pháp giảm dao động điện áp, không đối xứng và không sin..................................................................... 280 8. Bù công suất phản kháng 283 8.1. Vấn đề bù CSPK trong HTĐ................................................................. 283 8.2. Bù công suất phản kháng trên lưới hệ thống........................................ 285 8.3. Bù kinh tế công suất phản kháng.......................................................... 288 8.3.1. Tổn thất công suất và tổn thất điện năng................................... 288 8.3.2. Phương thức bù kinh tế công suất phản kháng trong LPP và bài toán bù kinh tế.......................................................... 292 8.3.3. Phân tích ảnh hưởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trong LPP........................................ 295 8.3.4. Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính ............ 298 8.4. Mô hình tổng quát bài toán bù............................................................. 300 8.4.1. Hàm mục tiêu........................................................................... 300 8.4.2. Các hạn chê'............................................................................... 303 8.5. Một sô' bài toán bù đơn giản................................................................. 304 8.5.1. Bù cô' định trên LPP có một phụ tải........................................... 304 8.5.2. Bù trên trục chính.......................................................................306 8.5.3. Bù trong lưới điên xí nghiệp...................................................... 307 8.6. Một sô' sơ đồ thiết bị bù........................................................................ 308 9. Độ tin cậy của lưởi điện 310 9.1. Khái niệm chung................................................................................... 310 9.1.1. Nguyên nhân gây ra mất điện và thiệt hại do mất điện........... 310 9
9.1.2. Ảnh hưởng của độ tin cây đến cấu trúc của lưới điện và HTĐ.... 312 9.1.3. Độ tin cậy của các phần tử của lưới điện.................................. 312 9.1.4. Các chỉ tiêu độ tin cây của lưới điện..........................................315 9.1.5. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện........ 316 9.2. Độ tin cậy của lưới truyền tải............................................................... 317 9.2.1. Độ tin cậy của đường dây đơn................................................... 317 9.2.2. Độ tin cậy của đường dây kép.................................................... 320 9.3. Độ tin cậy của LPP............................................................................... 322 9.3.1. Độ tin cậy của LPP hình tia....................................................... 322 9.3.2. Độ tin cậy của LPP kín vân hành hở.......................................... 328 10. Tính toán kinh tế lưới điện 330 10.1. Tổng quan........................................................................................... 330 10.2. So sánh kinh tế các phương án phát triển lưới điên............................ 330 10.2.1. Khái niệm về quy hoạch lưới điên........................................... 330 10.2.2. So sánh kinh tế các phương án phát triển lưới điện................. 332 10.3. Xác định thời điểm đưa công trình điên vào vân hành....................... 335 PHỤ LỤC 337 TÀI LIỆU THAM KHẢO 361 10
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN 1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN Hệ thống diện hao gổm các nhà máy điện, trạm hiên áp, các đường dây tải diện và các thiết hi khác (nhưthiết hi diều khiển, tụ hù, thiết hi hảo vệ...) dược nối liền với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tai và phân phối điên năng. Tập hợp các bộ phân của hệ thống điện (HTĐ) gồm các đường dây tái điện và các trạm biến áp được gọi là lưới điện. Điện năng truyền tải đến hộ tiêu thụ phải thoả mãn các tiêu chuẩn chất lượng phục vụ (bao gồm chất lượng điện năng và độ tin cây cung cấp điện) và có chi phi sản xuất, truyền tải và phân phối nhỏ nhất. Điện năng được sản xuất từ thuỳ năng và các loại nhiên liệu sơ cấp như : Than đá, dầu, khí đốt, nguyên liệu hạt nhân... trong các nhà máy thuý điện, nhiệt điện, điện nguyên tử... Điện năng được sử dụng ở các thiết bị dùng điện đê tạo ra các dạng năng lượng khác đê phục vụ sản xuất và đời sống như: cơ năng, nhiệt năng, quang nãng... Các thiết bị dùng điện được gọi chung là phụ tải điện. Hình 1.1 ll
Có nhiều cách phân loại hệ thống điện : - HTĐ tập trung trong đó các nguồn điện và nút phụ tải lớn tập trung trong một phạm vi không lớn chí cần dùng các đường dây ngắn đê’ tạo thành hệ thống. - HTĐ hợp nhứt trong đó các HTĐ độc lập ớ cách rất xa nhau được nối liền thành hệ thống bằng các đường dây tải điện dái siêu cao áp. - HTD địa phương hay cô lập là hệ thống điện riêng, như HTĐ tự dùng của các xí nghiệp công nghiệp lớn, hay các HTĐ ở các vùng xa không thể nối vào HTĐ quốc gia. Trên hình 1.1 là sơ đồ mô tả vị trí của HTĐ trong nền kinh tế quốc dân. Trên hình 1.2 là sơ đổ cấu trúc của HTĐ. HTĐ có cấu trúc phức tạp gồm nhiều loại nhà máy điện, nhiều loại lưới điện có điện áp khác nhau trải rộng trong không gian. Hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian và thời gian đế đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải. Để nghiên cứu, quy hoạch phát triển HTĐ cũng như để quản lí, vân hành, HTĐ được phân chia thành các phân hệ thống tương đối độc lập với nhau. Về mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành : - Các nhà máy điên do các nhà máy điện tự quản lý, - Lưới hệ thống siêu cao áp ( > 220 kV) và trạm khu vực do các công ty truyền tải quản lý. Hình1-2 TKV - trạm khu vực Lưới truyền tải và phân phối do các công ty lưới điện quản lý, dưới nó là các sở điện. Về mặt quy hoạch HTĐ chia thành 2 cấp : 12
- Nguồn điện, lưới hệ thống, các trạm khu vực được quy hoạch trong tổng sơ đồ. - Lưới truyền tải và phân phối được quy hoạch riêng. V ề mặt điều độ HTĐ chia thành 3 cấp: - Điều độ trung ương (Ao) - Điều độ địa phương: điều độ các nhà máy điện, điều độ các trạm khu vực, điều độ các công ty điện. - Điều độ các sở điện. Về mặt nghiên cứu, tính toán, HTĐ được phân chia thành: - Lưới hệ thống, - Lưới truyền tai ( 35 kV, 110 kv, 220 kV), - Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV). - Lưới phân phối hạ áp (0,4/0,22 kV). Điện áp 35 kv có thể dùng cho lưới truyền tải và lưới phân phối. Mỗi loại lưới có các tính chất vật lý và quy luật hoạt động khác nhau, do đó các phương pháp tính được sử dụng khác nhau, các bài toán đặt ra để nghiên cứu cũng khác nhau. 1.2 LƯÓI ĐIỆN 1.2.1 Lưới hệ thống Lưới hệ thống bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến áp khu vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành HTĐ, có các đặc điểm: - Lưới có nhiều mạch vòng kín (hình 1.2) để khi ngắt điện bảo quản đường dây hoặc sự cô' 1 đến 2 đường dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ thống. - Vận hành kín để bảo đảm liên lạc thường xuyên và chắc chắn giữa các nhà máy điện với nhau và với phụ tải. - Điện áp từ 110 kV đến 500 kV. - Lưới được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. - Phải bảo quản định kỳ hàng nãm. Khi tính toán chế độ làm việc LHT có thể vươn tới các trạm trung gian. 1.2.2 Lưới truyền tải Lưới truyển tải làm nhiệm vụ tải điện từ các trạm khu vực đến các trạm trung gian (TTG). Các loại sơ đồ lưới truyền tải trên hình 1.3. Các đặc điểm của lưới truyền tải : - Sơ đồ kín có dự phòng: 2 lộ song song từ cùng 1 TKV (hình 1,3.a), 2 lộ từ 2 TKV khác nhau (hình 1.3.b), 1 lộ nhưng có dự phòng ở lưới phân phối (hình 1.3.C). Vân 13
hành hở vì lý do hạn chế dòng ngắn mạch, có thiết bị tự đóng nguồn dự trữ khi sự cố. - Điện áp 35, 110, 220 kV. - Thực hiện bằng đường dây trên không là chính, trong các trường hợp không thể làm đường dây trên không thì dùng cáp ngầm. - Phải bảo quản định kỳ hàng năm. - Lưới 110 kV trở lên trung tính máy biến áp nối đất trực tiếp. Hình 1.3 1.2.3 Lưới phân phối Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian (hoặc TKV hoặc thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải. 1.2.3.1 Đặc điểm chung + lưới phân phối gồm 2 phần 14
- Lưới phân phối trung áp có điên áp 6, 10, 15, 22 kv phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp / hạ áp và các phụ tải trung áp. - Lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220 V. Các động cơ công suất lớn và lò điện dùng trực tiếp điện áp 6-Ỉ-10 kV, còn tuyệt đại bộ phận phụ tải dùng điện áp 0,4 kV. + Ngoài các sự cố gây mất điện trên lưới phân phối còn có yêu cầu mất điện kê' hoạch khá dài để bảo quản, cải tạo và để đóng trạm mới... + Lưới phân phối có nhiệm vụ chính trong việc đảm hảo chất lượng phục vụ phụ tài (bao gồm chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện). + Lưới phân phối có cấu trúc kín nhưng vận hành /íở(lưới phân phối K/H).Khi sự cô' phần lưới phân phối sau máy cắt gần điểm sự cố nhất về phía nguồn bị cắt điện, sau khi cô lập đoạn lưới sự cố, phần lưới tốt còn lại sẽ được đóng điện để tiếp tục vận hành. Chỉ có đoạn lưới sự cô' bị mất điện cho đến khi sửa chữa xong. Phụ tải đặc biệt cần độ tin cậy cao được dự phòng riêng bằng đường dây trung áp hay hạ áp. + Phụ tải của lưới phân phối có độ đồng thời thấp. 1.2.3.2. Hai phương pháp phân phôi diện trung áp và nôi dất trung tính cuộn trung áp của MBA nguồn (cao áp/trung áp) Trên thế giới hiện nay đang dùng 2 phương pháp phân phối điện trung áp: - phương pháp lưới điện 3 dây pha (3P) và - phương pháp lưới điện 4 dây (3 dây pha và dây trung tính 3P-TT). a) Phương pháp lưới điện 3 dây pha (3P) Phương pháp này được sử dụng ở Châu Âu, Liên Xô cũ và Nhật Bản... Theo phương pháp này cuộn trung áp của MBA nguồn cao áp / trung áp đấu sao và trung tính nối đất qua tổng trởz (hình 1.4.a). Không có dây trung tính đi theo lưới điện. Phụ tải hạ áp được cấp điện qua MBA phân phối 3 pha hoặc l pha đấu vào hai pha trung áp (hình 1.4.a). h) Phương pháp lưới điện 4 dây (3 dây pha và dây trung tính 3P-TT) Phương pháp này được dùng ở Mỹ, Canada, Australia,...Theo phương pháp này trung tính của cuộn trung áp của MBA nguồn cao áp / trung áp nối đất trực tiếp và có dây trung tính đi theo lưới điện tạo thành lưới điện 4 dây (hình 1.4.b), cứ khoảng 300 m được nối đất lặp lại 1 lần. Phụ tải hạ áp được cấp điên qua MBA phân phối 1 pha đấu vào 1 dây pha và dây trung tính trung áp. 15
Hình 1.4.a 16
Đường trục 3 pha + trung tính (tt) Hình 1.4.b r^iiNh ’ ì v.í.ỉllx < I7 THỪ VIEN
c) Phương pháp nối đất trung tinh cuộn trung áp của MBA nguồn Trong phương pháp 3P trung tính của cuộn trung áp của MBA nguồn được nối đất qua tổng trở z. Cách nối đất hay là giá trị của z có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và vân hành (hình 1.4.a). Có thể có các loại nối đất trung tính như sau: 1) Trung tính không nối đất (Z = co). Trung tính không nối đất có lợi là khi 1 pha chạm đất vẫn có thể vận hành được do đó lưới này có độ tin cậy cao. Lưới này có các hạn chế sau : - Lưới phân phối có trung tính không nối đất chỉ có thể áp dụng cho lưới điện có dòng chạm đất do điện dung gây ra nhỏ hơn giá trị giới hạn (giá trị này tuỳ theo cấp điện áp - xem phần sau). Nếu dòng điện dung lớn hơn giá trị này thì hồ quang sinh ra khi chạm đất 1 pha sẽ lặp lại và duy trì và gây ra quá điện áp nguy hiểm cho lưới điện. Nếu để trung tính cách đâ't thì phải hạn ché' độ dài lưới điện sao cho dòng điện dung nhỏ hơn giá trị giới hạn. - Cách điện của lưới điện phải chịu được điện áp dây làm tăng giá thành lưới điện (nhất là lưới cáp). - Khi xảy ra chạm đất ỉ pha thì điện áp các pha còn lại có thể tăng cao gây quá áp và cộng hưởng nguy hiểm cho cách điện. Trong thực tế trung tính không nối đất thường dùng cho lưới phân phối 6, 10 kv. Đối với lưới 15 -ỉ- 35 kV chỉ dùng trong các trường hợp độ dài lưới điện ngắn. 2) Trung tính nối đất trực tiếp (Z =0). Khi xảy ra chạm đất 1 pha sẽ gây ngắn mạch và lưới điên phải được cắt ra, điều này cho phép giảm mức cách điện trên đường đây và cáp, chỉ có thể áp dụng mức cách điện theo điện áp pha thay vì điện áp dây như khi trung tính cách đất do đó giá thành lưới điện hạ. Trung tính nối đất trực tiếp cũng có những bất lợi : - dòng điện ngắn mạch 1 pha có thể rất lớn gây tác hại đối với thiết bị trạm và đường dây, làm tăng độ già hoá MBA nguồn và cáp, gây điện áp cảm ứng lớn đến đường dây bên cạnh và đường dây điện thoại. Khi chạm đất lưới bị cắt điện làm giảm độ tin cậy cung cấp điện. Trung tính nổi đất trực tiếp có thể được áp dụng cho lưới 15 + 20 kV nếu các tác hại nói trên được hạn chế đến mức cho phép. Ví dụ ở Pháp dùng nối đất trực tiếp khi dòng điện chạm đất một pha nhỏ hơn 1000 A, đó là các lưới phân phối có phụ tải nhỏ, có mức ngắn mạch thấp. 3) Trung tính nối đất qua điện trở hoặc điện kháng (Z = R hoặc z = R + jX): Khi dòng ngắn mạch pha-đất ở lưới phân phối nối đất trực tiếp cao quá thì người ta nối đất trung tính qua 1 điện trở hoặc điện kháng nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch pha-đất trong khoảng 1000 đến 1500 A. Biện pháp này cho phép điều khiển được dòng ngắn mạch pha-đất ở mức hợp lý. Sơ đồ bảo vệ không phức tạp, nhưng quá điên áp cao hơn nối đất trực tiếp. Hệ thống nối đất này đắt tiền và cần có sự bảo quản định kỳ. Biện pháp này được dùng phổ biến cho lưới phân phối 22 kV của nhiều nước. f • ' \ » i 18 Ị V UHT .. __ .........__ 1
Để hạn chế các nhược điểm, người ta thực hiện nô'i đất hiệu quả, đó là cách nối đất sao cho : Zo/Z|
Thanh góp trạm trung gian Nối đến TTG khác hoặc trục khác Máy biến áp phân phối cóíkhớp nối dễ ê tháo + bảo vệ bằng cầu chì và cáu dao Hình 1.5 20