Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương 1: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện

Nội dung text: Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương 1: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện

1. 1.6 CÁC CẤP ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN Điện áp lưới bằng điện áp định mức của các thiết bị tiêu thụ điện. Máy phát và cuộn thứ cấp máy biến áp là nguồn điện ,vì vậy điện áp định mức của chúng phải lớn hơn điện áp định mức của thiết bị tiêu thụ điện khoảng 5-10% để bù vào sụt áp khi có tải . Khả năng truyền tải của đường dây tỷ lệ thuận với bình phương điện áp và tỷ lệ nghịch với chiều dài đường dây, giá thành các thiết bị tỷ lệ thuận với điện áp. Lựa chọn cấp điện áp định mức của lưới phải dựa trên phân tích kinh tế - kỹ thuật: thỏa mãn về điều kiện kỹ thuật, nhưng chi phí là thấp nhất. - Điện áp càng cao tổn thất điện áp , tổn hao công suất càng nhỏ - chi phí vận hành giảm - Điện áp càng cao hơn vốn đầu tư cho thiết bị để xây dựng mạng điện càng lớn. 2
2. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 1. Nhà máy nhiệt điện Than đá, khí, dầu, uranium Nhiệt năng Cơ năng Điện năng 2. Nhà máy thủy điện Thủy năng Cơ năng Điện năng 3. Các dạng năng lượng khác như mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sóng biển cơ năng điện năng Hiện nay các nhà máy nhiệt điện đốt dầu và than , khí đang có xu thế giảm do nhiên liệu đốt cháy ngày càng khan hiếm , đắt và gây ô nhiễm . 4
3. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 6
4. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Các thành phần : 1- Nồi hơi, 2- tuabin, 3- Nguồn nước nguội, 4- Bình ngưng tụ, 5- bơm ngưng tụ 6- Bộ khử khí.7- bơm. Chất đốt được đốt trong nồi hơi lên đến nhiệt độ 1200o-1600o. Trong lò hơi có ống dẫn nước chúng hấp thụ nhiệt độ và nước bốc thành hơi ở nhiệt độ 540o-560o và áp suất 130-250 at/cm2. Hơi nước sau đó được dẫn đến tuabin làm quay trục tuabin kéo máy phát 8
5. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ưu điểm: Tận dụng được nguồn năng lượng thiên nhiên. Không chiếm nhiều diện tích xây dựng. Có thể tăng hiệu suất nhờ thay đổi công nghệ. Có thể tăng công suất của nhà máy. Nhược điểm: Hiệu suất thấp do năng lượng chuyển qua nhiều giai đoạn (30-45%) Chi phí vận hành cao. Gây ô nhiễm môi trường. Khó thay đổi công suất theo tải 10
6. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 12
7. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Ưu điểm: Chất thải sau sử dụng nhỏ hơn rất nhiều so với nhà máy nhiệt điện dùng than có cùng công suất.Chất thải hàng năm của một tổ máy là 2m3 Chất phóng xạ có khả năng sử dụng lại sau quá trình làm giàu Uranium Công suất cho một tổ máy lớn 1000-1600MW. Giá thành 1kW thấp hơn so với nhiệt điện. Có thể xây dựng ở những vùng cách xa nguồn nước, xa nơi có chứa nhiều khoáng sản. xây dựng ở những vùng không thể phát triển năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với nhà máy nhiệt điện. Nhược điểm: Chất phóng xạ rất nguy hiểm đòi hỏi những công nghệ làm giàu cũng như lưu giữ rất phức tạp. Nguy hiểm khi làm việc ở chế độ công suất thay đổi. Hậu quả của sự cố rất nặng nề. Đầu tư ban đầu rất lớn 14
8. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 16
9. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN NĂNG LƯỢNG GIÓ Tốc độ gió để hệ thống có thể làm việc là 20- 72km/h Công suất của máy phát điện gió phụ thuộc diện tích của cánh quạt. Máy phát có công suất đến 6MW, với đường kính quạt là 126m. Chiều cao là 120m Thông thường cấu trúc của máy phát điện gió có 3 cánh quạt. Vị trí lắp đặt tối ưu nhất là cách bờ biển 10-12km hoặc đặt ngay trên biển. 18
10. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NHÀ MÁY NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT Địa nhiệt năng là loại năng lượng lấy từ nguồn nhiệt tự nhiên trong lòng quả đất bằng cách khoan sâu xuống lòng đất Độ biến thiên địa nhiệt trong lỗ khoan vào khoảng 1oC/36 mét. Theo tính toán, nhiệt độ ở tâm trái đất vào khoảng 6.6500 C 20
11. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN TỪ THỦY ĐỘNG Là nhà máy điện tương lai vì đang trong quá trình thử nghiệm Nguyên lý hoạt động: khí được đốt cháy hết ở nhiệt độ rất cao 3000o-4000o sẽ trở thành vật dẫn điện – trạng thái khí đó được gọi là plasma. Khi plasma chuyển động trong từ trường với vận tốc cao, sức điện động xuất hiện trong plasma và ta có dòng điện chạy vào mạng từ các điện cực 5 trong kênh dẫn của máy phát từ thủy động 6 Để tận dụng nhiệt năng, khí nóng qua lò 7 hơi, bốc thành hơi dẫn sang làm quay tuabin hơi và máy phát điện 22
12. 1.7 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 24
13. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CÁP ĐIỆN 26
14. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN THANH GÓP (BUSBAR) 1. Chức năng: có nhiệm vụ chuyển năng lượng điện từ nguồn đến thiết bị phân phối. Dòng điện được chuyển qua hệ thống thanh cái và truyền vào lưới điện. 2. Phân loại: Trong mạng điện phân phối điện áp lớn hơn 1000V thường sử dụng thanh góp làm bằng đồng, nhôm, thép dạng tròn hay hình chữ nhật. Trong mạng điện hạ áp thanh góp thường được lắp đặt trong tủ điện 3. Thông số cơ bản Kích thước thanh góp (mm*mm ) Dòng điện cho phép (A) 28
15. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN THANH GÓP VÀ ỨNG DỤNG 30
16. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CỘT ĐIỆN Phân loại cột điện: 1. Theo mục đích sử dụng: Cột trung gian: dùng để giữ dây dẫn ở độ cao cho trước và không chịu lực kéo của dây dẫn và và dây chống sét Cột néo dùng để kẹp dây dẫn ở một số điểm trên đường di của đường dây trên không và phải chịu toàn bộ lực kéo của dây dẫn và dây chống sét giữa các cột néo.Cột này phải cứng và bền. Cột góc. Cột cuối. Cột chuyển. Cột chuyên dùng: cho những ứng dụng đặc biệt 32
17. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CỘT ĐIỆN 34
18. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN SỨ CÁCH ĐIỆN 1. Chức năng: có nhiệm vụ đỡ dây dẫn và cách điện cho đường dây trên không cho các thiết bị phân phối của nhà máy điện và trạm biến áp. 2. Phân loại: theo kết cấu ta chia sứ cao áp ra làm hai loại: sứ đứng và sứ treo Sứ đứng được dùng cho các đường dây trên không hạ áp và cao áp nhỏ hơn 35 kV. Sứ đứng được cố định trên cột điện hay trên xà của cột điện bằng các trụ sứ bằng kim loại Sứ treo được dùng phổ biến cho đường dây trên không điện áp từ 35 kV trở lên. Sứ treo được nối lại với nhau thành từng chuỗi. Số lượng đĩa sứ trong một chuỗi sứ phụ thuộc vào cấp điện áp của đường dây 36
19. 1.8 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN SỨ TREO 38
20. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 40
21. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP Cấp công suất định mức chuẩn SB = 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300; 10000; 16000; 25000; 32000; 40000; 63000; 80000; 160000 ;200000 ; 250000 .kVA . Sơ đồ đấu nối cuộn dây máy biến áp  Đối với máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây “Y/Y” - (Y0/Y0 -0 ; Y/Y-6) hoặc “ / Y0 -11” ; (Y/ -1; Y/ -11; Y/ -7; Y/ -5). Đối với máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây “Y0/ Y0 / -11”. Điều chỉnh tỉ số biến áp tùy thuộc vào cấu tạo và chức năng của MBA Máy biến áp có khả năng điều chỉnh điện áp dưới tải (on-load) thường sử dụng trong các trạm tăng áp nhà máy điện hoặc trạm giảm áp từ lưới truyền tải. Máy biến áp điều chỉnh điện áp khi cắt tải thường sử dụng trong các trạm biến áp nhà máy công nghiệp, khu dân cư có công suất nhỏ (< vài MVA). 42
22. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP DẦU 44
23. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP MÁY CẮT CAO THẾ Chức năng: Dùng để đóng ngắt lưới điện điện áp trên 1kV bằng tay (từ xa hoặc tại chỗ) ở chế độ bình thường hoặc tự động khi có sự cố quá tải và ngắn mạch Cấu tạo và vận hành: có thể đóng ngắt ở chế độ bình thường và chế độ sự cố khi dòng điện tăng cao. Máy cắt cao áp là thiết bị đóng ngắt tin cậy nhưng giá thành cao, nên chỉ sử dụng ở những nơi quan trọng. Khi ngắt mạch điện có dòng giữa hai tiếp điểm sẽ xuất hiện hồ quang. Để ngắt mạch điện khi có dòng lớn phải có bộ phận dập hồ quang: thường sử dụng khí trơ nén SF6, không khí nén, dầu hay chân không. Điều khiển đóng ngắt máy cắt có thể bằng tay, từ xa hoặc tự động. Thiết bị để đóng ngắt máy cắt được gọi là bộ truyền động, thiết bị này được gắn liền với các tiếp điểm 46
24. ABB Medium Voltage Products Indoor apparatus – vacuum and SF6 circuit breakers . Ratings . Uđm=12 40.5kV ; Iđm=630 4000A . Icắtchophép=12.5 50kA (SF6),12.5 63kA (vacuum) . Types . VD4:Vacuum breaker (spring driven) . Vmax: Low end vacuum breaker (spring driven) . VM1:Vacuum breaker (magnetic driven) . HD4:SF6 breaker (spring driven) . Versions . Fixed and withdrawable . Primary and secondary distribution . Spring and magnetic actuator mechanism . IEC, GB, GOST and ANSI standards © ABB Group August 24, 2014 | Slide 48
25. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP MÁY CẮT CAO ÁP VÀ SƠ ĐỒ ỨNG DỤNG 50
26. ABB Medium Voltage Products Outdoor apparatus – Switches and Sectionalizers Overhead single & three phase switches . Ratings: up to 38 kV . Types: Sectos, NPS, GridGuard, R, S. . Versions . Vacuum, SF6, air interruption for different applications . SF6 and air insulation Fused cutouts and single-phase switches . Ratings: up to 38 kV . Types: ICX, NCX, LBU, EU, V. . Features: Porcelain and silicone insulators Electronic single & three phase sectionalizers . Ratings: up to 38 kV . Type: AutoLink © ABB Group August 24, 2014 | Slide 52
27. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản. Thời gian tác động nhanh (Nhỏ hơn một chu kỳ) Giá thành thấp. Nhược điểm: Chỉ ngắt khi dòng khá lớn so với dòng định mức của dây chì, vì vậy không đảm bảo tính chọn lọc Có thể bị ngắt 1 pha (khi có sự cố 1 pha ) gây tình trạng không toàn pha , có thể khiến MBA bị quá điện áp . 54
28. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP Phân loại Dao cách ly trong nhà Dao cách ly ngoài trời Dao cách ly một cực Dao cách ly ba cực 56
29. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP CHỐNG SÉT VAN Nhiệm vụ : bảo vệ quá điện áp tức thời do sét cảm ứng hoặc lan truyền . Đặc điểm vận hành Được cấu tạo bởi 2 phần tử bao gồm khe hở phóng điện , điện trở phi tuyến và thiết bị dập hồ quang Khe phóng điện gồm hai cực đặt đối nhau. Một cực nối vào thiết bị còn cực thứ 2 vào điện trở phi tuyến (Rphituyến ) rồi nối đất. Bình thường hai cực ở trạng thái hở mạch. Khi quá điện áp , U > U đánh thủng làm ion hóa không khí giữa hai cực, dấn điện qua Rphituyến làm R giảm xuống rất thấp , nối tắt mạch điện khiến sóng quá áp được truyền xuống đất làm giảm quá điện áp. Khi xảy ra quá trình đánh thủng hiện tượng ion hóa vẫn còn tồn tại, khiến cho khi điện áp trở về chế độ bình thường CSV vẫn dẫn điện, có thể gây ra ngắn mạch làm tác động thiết bị bảo vệ rơle ; thiết bị dập hồ quang có nhiệm vụ triệt tiêu ngắn mạch này trước khi bảo vệ tác động 58
30. 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP KHÁNG ĐIỆN 60
31. 1.10 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP CẦU CHÌ HẠ THẾ Chức năng: bảo vệ các thiết bị điện khỏi sự cố ngắn mạch, để bảo vệ quá tải thiết bị được bảo vệ phải được lựa chọn với dòng cho phép lớn hơn dòng định mức của cầu chì khoảng 25%. Đặc điểm: Cầu chì có thể chịu được dòng điện lớn hơn 30-50% dòng điện định mức của nó trong khoảng hơn 1 giờ. Nếu dòng điện lớn hơn 60-100% dòng điện định mức thì khoảng thời gian chảy chì càng nhỏ (nhỏ hơn 1 giờ). 62
32. 1.10 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 1 – Tay gạt dùng để đóng ngắt máy cắt 2- Cơ cấu truyền động cơ khí;3- tiếp điểm động ; 4- Đầu cuối, gắn mạch công suất; 5- Phần tử nhiệt ; 6 – Vít hiệu chỉnh, cho phép cài đặt dòng cắt sau khi lắp đặt; 7- Solenoid ; 8- Bộ phận dập hồ quang CB được trang bị hai phần tử nhiệt và phần tử từ để thực hiện chức năng bảo vệ Phần tử nhiệt: là tấm lưỡng kim (5) bị đốt nóng do dòng điện chạy qua, khi dòng điện vượt giá trị ngưỡng, tấm lưỡng kim bị cong đi và tác động nhả lò xo , tự động ngắt máy cắt. Thời gian tác động phụ thuộc vào đặc tính cài đặt nhờ vít điều chỉnh (6). Phần tử nhiệt này không thể bảo vệ sự cố ngắn mạch do có quán tính nhiệt lớn, không thể tác động trong thời gian ngắn khi xảy ra ngắn mạch. Phần tử nhả điện từ: là cuộn dây (7), lõi của cuộn dây tác động lò xo và cơ cấu nhả. Nếu dòng điện vượt quá ngưỡng cài đặt, phần tử này sẽ ngắt máy cắt 64
33. 1.10 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 66
34. 1.10 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Cấu tạo bao gồm hệ thống điện từ, các tiếp điểm, bộ phận dập hồ quang, bộ phận khóa liên động (block contactor). Được điều khiển bởi dòng điện mạch cuộn dây contactor, điện áp định mức 24 V – 220V, dòng điện không lớn. Khi có điện áp trên cuộn dây, contactor đóng tiếp điểm lại, khi mất điện áp, contactor nhả tiếp điểm ra. Thường được sử dụng điều khiển động cơ công suất lớn, hệ thống nhiệt, chiếu sáng hay hệ thống bù công suất phản kháng 68
35. 1.10 CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP KHỞI ĐỘNG TỪ Chức năng: dùng để điều khiển (khởi động, dừng, đảo chiều) động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc công suất dưới 75 kW đồng thời bảo vệ động cơ khỏi quá tải. Đặc điểm cấu tạo Khởi động từ bao gồm contactor 3 pha, 2 rơle nhiệt gắn vào 2 pha, nút nhấn khởi động, dừng. Các contactor AC thường có các hệ thống tiếp điểm phụ, thường đóng hoặc thường hở, hệ thống tiếp điểm phụ được thiết kế làm việc ở điện áp định mức và dòng điện không lớn (nhỏ hơn 4 A). Khởi động từ không bảo vệ động cơ khỏi sự cố ngắn mạch nên thông thường trong mạch nên sử dụng thêm cầu chì hoặc CB hạ thế. 70