Giáo trình lưới điện

Bài giảng Lưới điện Bộ môn Kỹ thuật điện – ĐH Quy Nhơn Trang 1 Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG ĐIỆN I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Hệ thống điện HTĐ gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống để sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Đặc điểm của HTĐ: - Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng xảy ra cùng một lúc. - Các hiện tượng, các quá trình xảy ra trong HTĐ thường rất nhanh đòi hỏi phải có các thiết bị tác động nhanh để đảm bảo cho HTĐ làm việc tin cậy và an toàn. - Sự phát triển của điện năng thường đi trước một bước so với các ngành khác. Chế độ của HTĐ: - Chế độ xác lập: các thông số: dòng điện, điện áp, công suất làm việc ít thay đổi (hệ thống đối xứng).Tính kinh tế của HTĐ được đánh giá trong chế độ xác lập này. - Chế độ quá độ: các thông số của hệ thống thay đổi nhanh và đột ngột. 2. Mạng điện Mạng điện là một phần của HTĐ gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên không và các đường dây cáp. Dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ nhà máy đến các hộ tiêu thụ. 3. Hộ tiêu thụ điện Hộ tiêu thụ điện bao gồm các thiết bị sử dụng điện hay là tập hợp tất cả thiết bị điện đó, Ví dụ: các động cơ điện đồng bộ, động cơ không đồng bộ, các lò điện cảm, máy hàn điện, các thiết bị chiếu sáng. Phụ tải là 1 đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các hộ dùng điện. Dựa vào yêu cầu liên tục cung cấp điện, các hộ tiêu thụ chia làm 3 loại sau: a) Hộ loại I Nếu ngừng cung cấp điện sẽ gây ra các hậu quả sau: - Nguy hiểm cho tính mạng và sức khoẻ con người. - Thiệt hại đáng kể cho nền kinh tế, làm rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp, phá hoại sự hoạt động của những khâu kinh tế đặc biệt quan trọng. Bài giảng Lưới điện Bộ môn Kỹ thuật điện – ĐH Quy Nhơn Trang 2 - Gây hậu quả nghiêm trọng về chính trị, xã hội. Hộ loại I luôn luôn được cung cấp điện liên tục. Tuy nhiên cho phép thời gian mất điện của hộ loại I bằng thời gian tự động đóng nguồn dự phòng. Hộ loại I được cung cấp điện ít nhất từ 2 nguồn độc lập hay từ mạng điện kín. b) Hộ loại II Khi mất điện gây các hậu quả sau: - Thiệt hại hàng loạt sản phẩm, công nhân phải nghỉ việc. - Cản trở sinh hoạt bình thường của một số lớn dân cư thành thị. Thời gian mất điện cho phép bằng thời gian đưa bằng tay nguồn dự phòng vào làm việc (tối đa là 2 giờ). c) Hộ loại III Là những hộ không thuộc hai loại trên, Ví dụ như: những phân xưởng phụ, những xóm nhỏ,... Hộ loại III cho phép được cung cấp điện chỉ từ một nguồn. II. PHÂN LOẠI MẠNG ĐIỆN 1. Theo loại dòng điện - Mạng điện xoay chiều: đa số các nước trên thế giới sử dụng mạng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz. Một số nước sử dụng tần số 60Hz. - Mạng điện một chiều: sử dụng trong công nghiệp hoá chất, điện khí hoá giao thông, truyền động điện,… 2. Theo điện áp - Mạng hạ áp: Uđm  1 kV - Mạng cao áp: Uđm = 1 ÷ 330 kV - Mạng siêu cao áp: Uđm  330 kV 3. Theo hình dáng của sơ đồ nối dây - Mạng điện hở: các phụ tải chỉ nhận điện từ một phía (hình 1-1) - Mạng điện kín: các phụ tải có thể nhận điện ít nhất từ 2 phía (hình 1-2) Bài giảng Lưới điện Bộ môn Kỹ thuật điện – ĐH Quy Nhơn Trang 3 4. Theo chức năng - Mạng phân phối: được dùng để truyền tải điện năng từ các thanh góp hạ áp của các trạm khu vực đến các hộ tiêu thụ điện. Các mạng phân phối thường hở hay là vận hành hở (Uđm  35 kV). - Mạng cung cấp: được dùng để truyền tải điện năng từ các thanh góp điện áp cao (Uđm ≥ 110kV) của các nhà máy điện đến các trạm biến áp khu vực của mạng phân phối. 5. Theo vùng lãnh thổ - Mạng điện địa phương: là những mạng điện có Uđm  35 kV, bán kính hoạt động nhỏ hơn hoặc bằng 30km. Ví dụ: các mạng điện 35; 22; 10; 15; 6,3 kV. - Mạng điện khu vực: là những mạng điện có Uđm > 35 kV. Ví dụ: 110, 220, 330, 500 kV. Dùng để truyền tải điện trên một khu vực rộng lớn. III. ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC Là giá trị điện áp đảm bảo cho các thiết bị hoạt động bình thường và mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất. Mỗi một mạng điện được đặc trưng bằng điện áp định mức Uđm dùng để lựa chọn các thiết bị điện như máy phát, MBA, cách điện đường dây, ... Các giá trị tiêu chuẩn của điện áp định mức đối với các mạng điện: 500; 330; 220; 110; 35; 22; 10; 6 kV IV. CẤU TRÚC CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Căn cứ cấu trúc của đường dây truyền tải điện năng có thể phân thành đường dây trên không, đường dây cáp và dây dẫn điện trong nhà. 3 1 2 S3 S2 S1 N Hình 1-2 S2S1 1 2N Hình 1-1 Bài giảng Lưới điện Bộ môn Kỹ thuật điện – ĐH Quy Nhơn Trang 4 1. Đường dây trên không Các phần tử chủ yếu của đường dây trên không là: - Dây dẫn: Dùng để dẫn điện - Dây chống sét: dùng để bảo vệ dây dẫn khỏi quá điện áp khí quyển. 730 730 Hình 1-3. Cột thép của đường dây một mạch Hình 1-4. Cột thép của đường dây hai mạch 660 Vòng dây (dây lèo) Cột néo Dây dẫn Chuỗi cách điện treo Cột trung gian Chuỗi cách điện kéo Hình 1-5. Sơ đồ đường dây trên không Bài giảng Lưới điện Bộ môn Kỹ thuật điện – ĐH Quy Nhơn Trang 5 - Cột: dùng để treo dây dẫn và dây chống sét - Cách điện: dùng để cách ly các dây dẫn và dây chống sét với cột - Phụ kiện của đường dây: dùng để kẹp các dây dẫn vào cách điện và các cách điện vào cột. Các đường dây trên không một mạch và hai mạch được sử dụng phổ biến nhất. Hai mạch của đường dây trên không có thể bố trí trên cùng một cột. 2. Đường dây cáp Dây cáp có một hay một số lõi được cách điện với nhau và cách điện với đất. Các lõi cáp được chế tạo bằng đồng hay là nhôm, đồng thời lõi cáp có thể có một sợi hay nhiều sợi. Các lõi cáp nhôm một sợi có tiết diện đến 16mm2 Dây cáp 4 lõi dùng cho các mạng xoay chiều điện áp đến 1kV, tiết diện lõi thứ 4 (lõi trung tính) nhỏ hơn tiết diện của ba lõi kia. Dây cáp 3 lõi dùng trong các mạng xoay chiều điện áp đến 35kV. Các dây cáp 110kV và cao hơn có 1 lõi. Cách điện được chế tạo bằng giấy tẩm đặc biệt bằng dầu khoáng chất, bằng cao su hay là bằng pôlieste. Các lõi cáp được cuốn bằng giấy tẩm dầu có nhiều lớp. Các vỏ bảo vệ đặt bên ngoài cách điện để đảm bảo cho cách điện không bị ẩm và hư hỏng. Các vỏ bảo vệ được chế tạo bằng chì, nhôm hay là pôliclovinin. Cáp chứa đầy khí dùng cho điện áp 10 - 110kV (thường là khí nitơ) Cáp chứa đầy dầu dùng cho các đường dây điện áp xoay chiều 110 - 765kV thường có một lõi đồng. 3. Dây dẫn trong nhà Dây dẫn điện trong nhà có thể là dây cách điện, dây cáp, và thanh dẫn. Dây dẫn được cách điện bằng cao su và chất dẻo dùng để phân phối điện năng cho các thiết bị động lực và chiếu sáng.