Bài giảng Cung cấp điện - Chương 2: Các loại lưới điện - Phùng Đức Bảo Châu

Chương 2:CÁC LOẠI LƯỚI ĐIỆNKHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNGBM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆPGiảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo ChâuNội dung1. Lưới điện đô thị2. Lưới điện nông thôn3. Lưới điện xí nghiệp4. Các loại dây và cáp điện5. Cấu trúc đường dây tải điện6. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện 1. Lưới điện đô thị1.1. Khái niệm:Thường sử dụng cấp điện áp trung áp là 22 và 10kV.Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, lưới trung áp thành phố thường có cấu trúc mạch vòng kín vận hành hở.Để đảm bảo an toàn và mỹ quan đô thị, thường sử dụng cáp ngầm cho mạng trung và hạ áp. Thường dùng trạm biến áp kiểu xây. Tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành sẽ cao hơn nhiều.Để thuận lợi cho phân phối và ít ảnh hưởng đến giao thông các trạm biến áp thường chỉ cung cấp điện cho một bên đường và được đặt ở góc hay giữa đoạn đường. 2. Lưới điện nông thônỞ nông thôn, mỗi huyện thường được cấp điện từ 1 hay 2 trạm biến áp trung gian, hiện nay thường sử dụng cấp 10 và 35kV. Lưới phân phối có cấu trúc dạng cây. Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên không. Các trạm biến áp thường dùng kiểu cột. Để dễ quản lý và vận hành trạm biến áp phân phối thường được đặt ở giữa thôn (làng).3. Lưới điện xí nghiệpCác xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn, điện năng cung cấp cho các xí nghiệp được lấy từ các trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp.Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp có thể phân thành 2 phần: bên trong và bên ngoài.Sơ đồ cung cấp điện bên ngoài: là phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp chính hay trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp Sơ đồ a): khi cấp điện áp sử dụng của nhà máy trùng với điện áp cung cấp từ hệ thống Sơ đồ b): các trạm biến áp phân xưởng nhận điện trực tiếp từ hệ thống và hạ xuống 0,4kV để sử dụngSơ đồ c): có trạm biến áp trung tâm trước khi phân phối đến các trạm biến áp phân xưởngSơ đồ d): khi xí nghiệp có máy phát điện dự phòng Lưới trung áp điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy vào quy mô xí nghiệp. Đối với những xí nghiệp có tải vài trăm kVA, chỉ cần đặt 1 trạm biến áp. Đối với những xí nghiệp lớn cần đặt nhiều trạm biến áp, mỗi trạm cung cấp cho một hoặc vài phân xưởng. Sơ đồ cung cấp điện bên trong: từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng. Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng: sơ đồ hình tia, liên thông và sơ đồ hỗn hợp. Lưới trung áp điện xí nghiệp có cấu trúc khác nhau tùy vào quy mô xí nghiệp. Đối với những xí nghiệp có tải vài trăm kVA, chỉ cần đặt 1 trạm biến áp. Đối với những xí nghiệp lớn cần đặt nhiều trạm biến áp, mỗi trạm cung cấp cho một hoặc vài phân xưởng. 4. Các loại dây và cáp điện : 2.1. Các loại dây dẫn: Dây dẫn gồm hai loại: dây bọc cách điện và dây trần.+ Dây bọc cách điện: thường dùng trên lưới hạ áp. Dây bọc có nhiều loại: một sợi, nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đôi Vật liệu thông dụng là đồng và nhôm. Ký hiệu: M(n, F), trong đó: M là dây đồng; n là số dây; F là tiết diện dây. + Dây trần: dùng cho mọi cấp điện áp. Có các loại như: nhôm, thép, đồng và nhôm lõi thép. Trong đó dây nhôm và nhôm lõi thép được dùng phổ biến cho đường dây trên không, trong đó phần nhôm làm nhiệm vụ dẫn điện và phần thép tăng độ bền cơ học.Ký hiệu: Loại dây(A, AC) - F, trong đó: A là dây nhôm; AC dây nhôm lõi thép; F là tiết diện.Ký hiệu cho mạng điện: loại dây (n.F +1.Fo) với n là số dây pha và Fo tiết điện dây trung tính.2.2. Các loại cáp Cấu tạo cáp: Cáp lực gồm các phần tử chính sau: lõi, cách điện và lớp vỏ bảo vệ.Lõi (ruột dẫn điện): + Vật liệu cơ bản dùng làm ruột dẫn điện của cáp là đồng hay nhôm kỹ thuật điện. + Ruột cáp có các hình dạng tròn, quạt, hình mảnh. Ruột có thể gồm một hay nhiều sợi.Lớp cách điện: + Lớp vật liệu cách điện cách ly các ruột dẫn điện với nhau và cách ly với lớp bảo vệ. + Hiện nay cách điện của cáp thường dùng là nhựa tổng hợp, các loại cao su, giấy cách điện, các loại dầu và khí cách điện.Caùch ñieän baèng giaáy taåm daàu: Ucao , deã hoûngCaùch ñieän PE: caùch ñieän toát, beàn, nöùt gaõy do tia cöïc tímCaùch ñieän PVC: Uthaáp, fCN, deã gia nhieät, beàn hoaùCaùch ñieän cao su: beàn, choáng gaõy nöùt, ñaét tieànCaùch ñieän XLPE: beàn cô, hoaù, laøm vieäc ôû 90oC Lớp vỏ bảo vệ: + Lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ cách điện của cáp tránh ẩm ướt, tránh tác động của hóa chất do dầu tẩm thoát ra do hư hỏng cơ học cũng như tránh ăn mòn, han gỉ khi đặt trong đất. + Lớp vỏ bảo vệ dây dẫn là đai hay lưới bằng thép, nhôm hay chì. Ngoài cùng là lớp vỏ cao su hoặc nhựa tổng hợp. 5. Cấu trúc đường dây tải điện: Đường dây tải điện trên không ký hiệu là ĐDK. Đường dây tải điện trên không bao gồm các phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, móng, còn có thể có dây chống sét, dây néo và bộ chống rung.Cột: lưới cung cấp điện trung áp dùng 2 loại cột: cột vuông và cột ly tâm, ký hiệu H và LT. + Cột vuông (cột chữ H): thường chế tạo cỡ 7,5 và 8,5m. Cột H7,5 dùng cho lưới hạ áp và H8,5 dùng cho lưới hạ áp và lưới 10kV. + Cột ly tâm (cột tròn): các cột được đúc dài 10 và 12m, các đế cột dài 6, 8 và 10m. Cột và đế được nối với nhau nhờ các măng xông hay mặt bích, từ đó có thể có các cột 10, 12, 16, 20, 22m. Các cột còn được phân loại thành A, B, C, D theo khả năng chịu lực (được tra ở các bảng).Xà: dùng để đỡ dây dẫn và cố định khoảng cách giữa các dây, được làm bằng sắt hoặc bê tông kích thước tùy vào cấp điện áp. Trên xà có khoan sẵn các lổ để bắt sứ, khoảng cách giữa hai lỗ khoan (cũng là khoảng cách giữa hai dây) từ 0,3÷0,4m đối với đường dây hạ áp, từ 0,8÷1,2m với đường dây 10kV, từ 1,5÷2m với đường dây 35kV Sứ: sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện vừa làm vật cách điện giữa các bộ phận đó với đất. Vì vậy sứ phải đủ độ bền, chịu được dòng ngắn mạch đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá điện áp. Sứ cách điện thường được thiết kế và sản xuất cho cấp điện áp nhất định và được chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanh cái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường hoặc nhà. + Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo. + Sứ treo: có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài và chịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và số lượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việc dùng chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng cách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ. Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song, khi tăng cường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứ đứng được thực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên dụng. Việc kẹp dây vào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên dụng.Sứ đứng Hoàng liên sơn có ký hiệu VHD-35. Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau. Ti sứ là chi tiết được gắn vào sứ đứng bằng cách vặn ren và chèn ximăng, cát được dùng làm trụ để kẹp chặt sứ với xà trên cột điện. Ti sứ được làm bằng thép, được sơn phủ hay mạ để chống gỉ. Móng cột: có nhiệm vụ chống lật cột. Trong vận hành cột điện chịu lực kéo của dây và lực của gió bão.Dây néo: tại các cột néo (cột đầu, cuối và góc đường dây), để tăng cường chịu lực kéo cho các cột này các dây néo được đặt ngược hướng lực kéo dây.Bộ chống rung: chống rung cho dây dẫn do tác dụng của gió.Bộ chống rung gồm 2 quả tạ bằng gang nối với nhau bằng cáp thép, đoạn cáp được kết vào đường dây nhờ kẹp. 6. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện: Muc tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện năng với chất lượng trong phạm vi cho phép. 6.1. Một phương án cung cấp điện (cho xí nghiệp) được xem là hợp lý khi thỏa mãn các nhu cầu sau:Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và vật tư hiếm.Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiệu thụ.Chi phí vận hành hàng năm thấp.Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.Thuận tiện cho vận hành và sửa chữaĐảm bảo chất lượng điện năng.Ngoài ra, còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triển của phụ tải, thời gian xây dựng 6.2. Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện:Xác định phụ tải tính toán để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện.Xác định phương án về nguồn điện.Xác định cấu trúc mạng.Chọn thiết bị.Tính toán chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người và thiệt bị.Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thi công như các bản vẽ lắp đặt, những nguyên vật liệu cần thiết Cuối cùng là công tác kiểm tra điều chỉnh và thử nghiệm các trang thiết bị, đưa vào vận hành và bàn giao.