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

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

1. KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THƠNG BM. ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Chương 2: CÁC LOẠI LƯỚI ĐIỆN Giảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo Châu
2. Nội dung 1. Lưới điện đơ thị 2. Lưới điện nơng thơn 3. Lưới điện xí nghiệp 4. Các loại dây và cáp điện 5. Cấu trúc đường dây tải điện 6. Những yêu cầu và nội dung chủ yếu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện
3. 1. Lưới điện đơ thị 1.1. 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 cĩ cấu trúc mạch vịng kín vận hành hở. ◼ Để đảm bảo an tồn và mỹ quan đơ 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.
4. ◼ Để thuận lợi cho phân phối và ít ảnh hưởng đến giao thơng các trạm biến áp thường chỉ cung cấp điện cho một bên đường và được đặt ở gĩc hay giữa đoạn đường.
5. 2. Lưới điện nơng thơn ◼ Ở nơng thơn, 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 cĩ cấu trúc dạng cây. ◼ Tất cả các tuyến dây đều là đường dây trên khơng. 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 thơn (làng).
6. 3. Lưới điện xí nghiệp ◼ Các xí nghiệp cơng nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, cơng 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 cĩ thể phân thành 2 phần: bên trong và bên ngồi.
7. ◼ Sơ đồ cung cấp điện bên ngồi: là phần cung cấp điện từ hệ thống đến trạm biến áp chính hay trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp
8. ◼ 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 dụng ◼ Sơ đồ c): cĩ trạm biến áp trung tâm trước khi phân phối đến các trạm biến áp phân xưởng ◼ Sơ đồ d): khi xí nghiệp cĩ máy phát điện dự phịng
9. ➔ Lưới trung áp điện xí nghiệp cĩ cấu trúc khác nhau tùy vào quy mơ xí nghiệp. Đối với những xí nghiệp cĩ 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.
10. ◼ Sơ đồ cung cấp điện bên trong: từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng. Cĩ 3 kiểu sơ đồ thường dùng: sơ đồ hình tia, liên thơng và sơ đồ hỗn hợp. SĐ. Hỗn hợp
11. ➔ Lưới trung áp điện xí nghiệp cĩ cấu trúc khác nhau tùy vào quy mơ xí nghiệp. Đối với những xí nghiệp cĩ 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.
12. 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 cĩ nhiều loại: một sợi, nhiều sợi, dây cứng, mềm, đơn, đơi Vật liệu thơng dụng là đồng và nhơm. Ký hiệu: M(n, F), trong đĩ: M là dây đồng; n là số dây; F là tiết diện dây.
13. + Dây trần: dùng cho mọi cấp điện áp. Cĩ các loại như: nhơm, thép, đồng và nhơm lõi thép. Trong đĩ dây nhơm và nhơm lõi thép được dùng phổ biến cho đường dây trên khơng, trong đĩ phần nhơm làm nhiệm vụ dẫn điện và phần thép tăng độ bền cơ học. ◼ Ký hiệu: Loại dây(A, AC) - F, trong đĩ: A là dây nhơm; AC dây nhơm 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.
14. 2.2. Các loại cáp
15. ◼ 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 nhơm kỹ thuật điện. + Ruột cáp cĩ các hình dạng trịn, quạt, hình mảnh. Ruột cĩ thể gồm một hay nhiều sợi.
16. ◼ 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. ❑ Cách điện bằng giấy tẩm dầu: Ucao , dễ hỏng ❑ Cách điện PE: cách điện tốt, bền, nứt gãy do tia cực tím ❑ Cách điện PVC: Uthấp, fCN, dễ gia nhiệt, bền hoá ❑ Cách điện cao su: bền, chống gãy nứt, đắt tiền o ❑ Cách điện XLPE: bền cơ, hoá, làm việc ở 90 C
17. ◼ Lớp vỏ bảo vệ: + Lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ cách điện của cáp tránh ẩm ướt, tránh tác động của hĩa chất do dầu tẩm thốt ra do hư hỏng cơ học cũng như tránh ăn mịn, han gỉ khi đặt trong đất. + Lớp vỏ bảo vệ dây dẫn là đai hay lưới bằng thép, nhơm hay chì. Ngồi cùng là lớp vỏ cao su hoặc nhựa tổng hợp.
18. 5. Cấu trúc đường dây tải điện: Đường dây tải điện trên khơng ký hiệu là ĐDK. Đường dây tải điện trên khơng bao gồm các phần tử: dây dẫn, sứ, xà, cột, mĩng, cịn cĩ thể cĩ dây chống sét, dây néo và bộ chống rung.
19. ◼ Cột: lưới cung cấp điện trung áp dùng 2 loại cột: cột vuơng và cột ly tâm, ký hiệu H và LT. + Cột vuơng (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 trịn): 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 xơng hay mặt bích, từ đĩ cĩ thể cĩ các cột 10, 12, 16, 20, 22m. Các cột cịn được phân loại thành A, B, C, D theo khả năng chịu lực (được tra ở các bảng).
20. ◼ Xà: dùng để đỡ dây dẫn và cố định khoảng cách giữa các dây, được làm bằng sắt hoặc bê tơng kích thước tùy vào cấp điện áp. Trên xà cĩ 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
21. ◼ Sứ: sứ cĩ tác dụng vừa làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện vừa làm vật cách điện giữa các bộ phận đĩ với đất. Vì vậy sứ phải đủ độ bền, chịu được dịng 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.
22. + Sứ đỡ: thường dùng cho đường dây cĩ điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây vượt sơng hay đường giao thơng thì cĩ thể dùng sứ treo. + Sứ treo: cĩ thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo cĩ 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 cĩ thể tăng bằng cách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ.
23. ◼ 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 khĩa kẹp dây chuyên dụng. ◼ Sứ đứng Hồng liên sơn cĩ ký hiệu VHD-35. Đường dây cĩ điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ cĩ số đĩa khác nhau.
24. 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.
25. ◼ Mĩng cột: cĩ nhiệm vụ chống lật cột. Trong vận hành cột điện chịu lực kéo của dây và lực của giĩ bão. ◼ Dây néo: tại các cột néo (cột đầu, cuối và gĩc 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 giĩ. ◼ Bộ chống rung gồm 2 quả tạ bằng gang nối với nhau bằng cáp thép, đoạn cáp được kết vào đường dây nhờ kẹp.
26. 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 luơn 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 tồn cho người và thiết bị. ◼ Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa ◼ Đảm bảo chất lượng điện năng. ◼ Ngồi ra, cịn phải chú ý đến các điều kiện khác như: mơi trường, sự phát triển của phụ tải, thời gian xây dựng
27. 6.2. Một số bước chính để thực hiện một phương án thiết kế cung cấp điện: ◼ Xác định phụ tải tính tốn 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 tốn chống sét, nối đất chống sét và nối đất an tồn cho người và thiệt bị. ◼ Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. ◼ Tiếp theo thiết kế kỹ thuật là bước thiết kế thi cơng như các bản vẽ lắp đặt, những nguyên vật liệu cần thiết ◼ Cuối cùng là cơng tác kiểm tra điều chỉnh và thử nghiệm các trang thiết bị, đưa vào vận hành và bàn giao.