Giáo trình Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp - Chương 2 Các chế độ làm việc của điểm trung tính

Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 8 Chæång 2 CAÏC CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC CUÍA ÂIÃØM TRUNG TÊNH Trong hãû thäúng âiãûn ba pha, âiãøm trung tênh laì âiãøm chung ba cuäün dáy näúi hçnh sao cuía maïy phaït âiãûn hay maïy biãún aïp coï trong hãû thäúng. Âiãøm trung tênh cuía hãû thäúng âiãûn coï thãø caïch âiãûn âäúi våïi âáút, näúi âáút qua cuäün dáûp häö quang hay näúi âáút træûc tiãúp. Tçnh traûng laìm viãûc cuía âiãøm trung tênh coï aính hæåíng âãún viãûc choün caïc thäng säú cuía baío vãû rå le, choün mæïc caïch âiãûn cho caïc maïy âiãûn vaì khê cuû âiãûn , choün caïc biãûn phaïp näúi âáút v.v... 2.1/ Maûng âiãûn ba pha trung tênh caïch âiãûn âäúi våïi âáút: 2.1.1/ Tçnh trang laìm viãûc bçnh thæåìng: a/ b/ Hçnh 2.1 Hçnh 2.1a : Så âäö maûng âiãûn âån giaín gäöm mäüt maïy phaït âiãûn, âæåìng dáy vaì phuû taíi. Hçnh 2.1b : Âäö thë veïctå âiãûn aïp vaì doìng âiãûn: Mäùi mäüt pha cuía maûng âiãûn, âäúi våïi âáút coï mäüt âiãûn dung naìo âoï, phán bäú âãöu doüc theo âæåìng dáy. Âãø âån giaín, chuïng ta coi ràòng âiãûn dung cuía 3 pha âäúi våïi âáút, âäúi xæïng vaì táûp trung åí giæîa âæåìng dáy. Giæîa caïc dáy dáùn caïc pha khaïc nhau, cuîng coï caïc âiãûn dung, nhæng âaûi læåüng cuía noï, khäng coï aính hæåíng âãún sæû phán têch tçnh traûng laìm viãûc cuía âiãøm trung tênh, nãn khäng cáön chuï yï âãún vaì khäng biãøu diãøn chuïng trãn hçnh veî. Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 9 Trong tçnh traûng laìm viãûc bçnh thæåìng, âiãûn aïp cuía 3 pha âäúi våïi âáút Ua, Ub, Uc âäúi xæïng bàòng âiãûn aïp pha cuía thiãút bë. Do âoï doìng âiãûn dung cuía caïc pha IC0A, IC0B, IC0C cuîng âäúi xæïng våïi nhau vaì täøng cuía chuïng bàòng khäng, cho nãn khäng coï doìng naìo chaûy trong âáút. CUIII III fCCBCAC CCBCAC .. 0 000 0 * 0 * 0 * ϖ=== =++ Doìng âiãûn trong caïc pha cuía maïy phaït âiãûn IFA, IFB, IFC bàòng: CCptCFC BCptBFB ACptAFA III III III 0 *** 0 *** 0 *** += += += Tæì âäö thë Veïctå tháúy ràòng doìng âiãûn dung coï aính hæåíng laìm giaím goïc lãûch pha cuía doìng âiãûn trong caïc maïy phaït, tæïc laì noï coï khaí nàng laìm tàng hãû sä cäng suáút . 2.1.2/ Khi coï mäüt pha chaûm âáút: Giaí thiãút ràòng pha C cuía maûng âiãûn chaûm âáút træûc tiãúp, khi âoï âiãûn aïp âäúi våïi âáút cuía pha C bàòng khäng. Âiãûn aïp cuía pha C bàòng khäng coï thãø coi nhæ taûi chäø chaûm âáút, âæåüc âàût thãm vaìo mäüt âiãûn aïp thæï tæû khäng bàòng -Uc. Nhæ váûy, âiãûn aïp måïi cuía caïc pha âäúi våïi âáút U'A , U'B , U'C bàòng täøng hçnh hoüc âiãûn aïp caïc pha âäúi våïi âáút træåïc khi chaûm âáút vaì âiãûn aïp thæï tæû khäng. Hçnh 2.2 a/ b/ Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 10 0 **,* **,* **,* =−= −= −= CCC CBB CAA UUU UUU UUU Tæì âäö thë veïctå hçnh b dãù daìng tênh âæåüc: 0 3 3 ,* *,* *,* = = = C BB AA U UU UU Tæïc laì âiãûn aïp cuía pha bë chaûm âáút bàòng khäng, coìn 2 pha kia tàng lãn 3 láön ( bàòng âiãûn aïp dáy ). Do âoï, doìng âiãûn dung qua âiãûn dung cuía pha bë chaûm âáút bàòng khäng, coìn doìng âiãûn dung qua âiãûn dung cuía hai pha kia tàng lãn 3 láön so våïi doìng âiãûn dung luïc bçnh thæåìng. 00 3 ;3 ;0 CCBCCACC IIIII === Chuïng ta quy æåïc chiãöu doìng âiãûn tênh tæì dáy dáùn vaìo âáút, tæì hçnh veî tênh âæåüc doìng âiãûn chaûy trong âáút (cuîng laì doìng âiãûn chaûy trong pha bë chaûm âáút nhæ sau). CCCACBCAC IIIIII ===+= 0 *** 33 Tæïc laì doìng âiãûn dung trong pha bë chaûm âáút tàng lãn gáúp 3 láön doìng âiãûn dung bçnh thæåìng. Âaûi læåüng tuyãût âäúi cuía IC coï thãø xaïc âënh nhæ sau: CU X U II f C f CC ϖ333 0 === Trong âoï Uf laì âiãûn aïp thiãút bë . Tæì âoï ta tháúy ràòng doìng âiãûn âiãûn dung phuû thuäüc vaìo âiãûn aïp , táön säú vaì âiãûn dung cuía pha âäúi våïi âáút . Âiãûn dung cuía pha âäúi våïi âáút laûi phuû thuäüc vaìo cáúu taûo vaì chiãöu daìi âæåìng dáy. Våïi táön säú cäng nghiãûp , doìng âiãûn dung Ic coï thãø xaïc âënh theo cäng thæïc kinh nghiãûm sau âáy : Âäúi våïi âæåìng dáy trãn khäng : [ ]ALUI dC 350 . Σ= Âäúi våïi âæåìng dáy caïp: [ ]ALUI dC 10 . Σ= ÅÍ âáy: Ud : Âiãûn aïp dáy cuía thiãút bë [ KV]. LΣ : Chiãöu daìi täøng cäüng caïc âæåìng dáy coï näúi âiãûn våïi nhau [Km ] . Tæì âäö thë veïctå ( H.2.2b) ta tháúy ràòng : Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 11 CAACCA BCCBBC ABBAAB UUUU UUUU UUUU *,*,*,* *,*,*,* *,*,*,* =−= =−= =−= Nhæ váûy âiãûn aïp dáy træåïc vaì sau khi chaûm âáút mäüt pha khäng thay âäøi. Toïm laûi khi chaûm âáút træûc tiãúp 1 pha, thç tçnh hçnh maûng âiãûn coï nhæîng thay âäøi sau: a) Âiãûn aïp cuía pha chaûm âáút bàòng khäng, coìn hai pha kia tàng lãn bàòng âiãûn aïp dáy. b) Doìng âiãûn âiãûn dung trong pha chaûm âáút tàng lãn 3 láön, coìn hai pha kia tàng Ö3 láön. c) Âiãûn aïp dáy cuía thiãút bë træåïc vaì sau khi chaûm âáút khäng thay âäøi. d) Âiãûn aïp cuía âiãøm trung tênh tàng tæì khäng âãún âiãûn aïp pha. Do doìng âiãûn dung sau khi chaûm âáút ráút nhoí so våïi doìng phuû taíi vaì âiãûn aïp dáy khäng thay âäøi, nãn caïc phuû taíi váùn laìm viãûc bçnh thæåìng. Tuy váûy, âäúi våïi maûng âiãûn naìy ngæåìi ta cuîng khäng cho pheïp laìm viãûc láu daìi våïi mäüt âiãøm chaûm âáút, vç nhæîng nguyãn nhán sau âáy: a) Sau khi chaûm âáút, âiãûn aïp cuía caïc pha coìn laûi tàng lãn 3 láön so våïi âiãûn aïp pha, do âoï nhæîng chäù caïch âiãûn yãúu seî bë choüc thuíng vaì gáy ra ngàõn maûch giæîa caïc pha. Âãø khàõc phuûc phaíi thiãút kãú caïch âiãûn chëu âæåüc âiãøn aïp dáy dáùn tåïi tàng giaï thaình thiãút bë. b) Doìng âiãûn dung seî sinh häö quang, coï thãø âäút chaïy caïch âiãûn taûi chäø chaûm âáút vaì dáùn âãún ngàõn maûch giæîa caïc pha. Våïi mäüt trë säú nháút âënh cuía doìng âiãûn dung, häö quang seî chaïy cháûüp chåìn nghéa laì chaïy âi tàõc laûi mäüt caïch chu kyì. Vç maûng âiãûn laì mäüt maûch voìng dao âäüng nãn hiãûn tæåüng naìy seî dáùn âãún qua âiãûn aïp, laìm cho âiãûn aïp caïc pha tàng lãn âãún (2,5 - 3)láön âiãûn aïp pha âënh mæïc. Do âoï caïch âiãûn cuía caïc pha khäng bë chaûm âáút dãù daìng bë choüc thuíng vaì dáùn âãún ngàõn maûch giæîa caïc pha, màûc duì noï âaî âæåüc thiãút kãú bàòng caïch âiãûn âiãûn aïp dáy . Quy trçnh kyî thuáût váûn haình quy âënh maûng âiãûn coï thãø laìm viãûc våïi trung tênh caïch âiãûn âäúi våïi âáút - nãúu doìng âiãûn chaûm âáút mäüt pha laì: - Khäng låïn hån 20 ÷ 30A Âäúi våïi maûng 6 ÷ 10KV - Khäng låïn hån 15A Âäúi våïi maûng 15 ÷ 20KV - Khäng låïn hån 10A Âäúi våïi maûng 35KV Våïi maûng låïn hån 110KV noïi chung khäng laìm viãûc våïi trung tênh caïch âiãûn våïi âáút vç trong caïc maûng náöy dæû træî caïch âiãûn ráút beï. Trong maûng trung tênh caïch âiãûn våïi âáút nháút thiãút phaíi coï thiãút bë baïo tên hiãûu chaûm âáút 1 pha âãø nhán viãn váûn haình biãút, tçm caïch sæía chæîa hay tháûm chê càõt luän pháön tæí hæ hoíng. Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 12 Cuäúi cuìng, cáön noïi thãm ràòng nãúu chaûm âáút 1 pha qua 1 täøng tråí trung gian naìo âoï, thç âiãûn aïp pha bë chaûm âáút låïn hån 0 nhæng nhoí hån Uf , coìn âiãûn aïp 2 pha kia låïn hån Uf nhæng nhoí hån Ud vaì âiãûn aïp trung tênh låïn hån 0 nhæng nhoí hån Uf. 2.2 /Maûng âiãûn ba pha trung tênh näúi âáút qua cuäün dáûp häö quang : Nhæ âaî noïi åí trãn, caïc maûng âiãûn 35KV tråí laûi, khi chaûm âáút 1 pha chè cho laìm viãûc våïi doìng âiãûn âiãûn dung nháút âënh. Vç váûy, trong nhæîng maûng âiãûn naìy khi doìng âiãûn dung låïn hån, trung tênh cuía maûng âiãûn phaíi âæåüc näúi qua cuäün dáûp häö quang, âãø giaím doìng âiãûn âiãûn dung taûi chäø chaûm âáút. Cuäün dáy dáûp tàõt häö quang laì mäüt cuäün dáy âiãûn caím coï loîi theïp âàût trong 1 thuìng chæïa âáöy dáöu maïy biãún aïp. Träng bãö ngoaìi ráút giäúng maïy biãún aïp âiãûn læûc 1 pha. Âiãûn khaïng cuía cuäün dáy dáûp tàõt häö quang ráút låïn, coìn âiãûn tråí cuía noï khäng âaïng kãø. Âiãûn khaïng coï thãø thay âäøi âæåüc bàòng caïch thay âäøi säú voìng dáy hoàûc khe håí cuía loîi theïp Hçnh 2 - 3 Trong âiãöu kiãûn laìm viãûc bçnh thæåìng, âiãûn aïp âàût lãn cuäün dáûp häö quang coi nhæ bàòng 0, vç âiãûn aïp cuía âiãøm trung tênh gáön bàòng 0, do âoï trong cuäün dáy dáûp tàõt häö quang khäng coï doìng âiãûn.Khi 1 pha chaûm âáút træûc tiãúp, âiãûn aïp âiãøm trung tênh tàng lãn bàòng âiãûn aïp pha, do âoï cuäün dáy dáûp tàõt häö quang âàût dæåïi âiãûn aïp pha vaì trong noï seî coï doìng âiãûn âiãûn caím IL cháûm pha so våïi âiãûn aïp âiãøm trung tênh 1 goïc 90o. Kãút quaí laì taûi chäø chaûm âáút, seî coï doìng âiãûn IL vaì Ic ngæåüc pha nhau. Nãúu âiãöu chènh IL thêch håüp thç doìng âiãûn taûi chäø chaûm âáút bàòng 0, häö quang khäng thãø xuáút hiãûn. Trong thæûc tãú váûn haình, phaíi âoïng càõt caïc âæåìng dáy nãn doìng Ic thay âäøi do âoï khäng thãø thæûc hiãûn âæåüc IL = Ic . Màût khaïc, ngæåìi ta muäún ràòng doìng âiãûn taûi chäø chaûm âáút sau khi buì coìn coï 1 trë säú naìo âoï, âãø cho baío vãû rå le taïc âäüng cho tên hiãûu baïo cho nhán viãn træûc nháût biãút âãø këp thåìi sæía Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 13 chæîa nãn ngæåìi ta thæåìng âiãöu chènh IL > Ic tæïc laì ∆I = IL - Ic > 0 . Maûng âiãûn âæåüc âiãöu chènh nhæ váûy goüi laì maûng quaï buì. Cáön chuï yï ràòng trong maûng âiãûn trung tênh näúi âáút qua cuäün dáy dáûp tàõt häö quang, caïch âiãûn pha cuîng phaíi âæåüc thiãút kãú bàòng caïch âiãûn dáy. Maûng âiãûn 3 pha trung tênh caïch âiãûn hay näúi âáút qua cuäün dáûp häö quang, goüi laì maûng coï doìng âiãûn chaûm âáút beï vaì cáön phaíi coï thiãút bë kiãøm tra tçnh traûng caïch âiãûn. 2.3/ Maûng âiãûn ba pha trung tênh træûc tiãúp näúi âáút : a/ Näúi âáút træûc tiãúp b/ Näúi âáút qua âiãûn khaïng nhoí . Hçnh 2.4 Caïc maûng 110KV vaì cao hån, âãöu coï trung tênh træûc tiãúp näúi âáút vç nguyãn nhán sau âáy. - Doìng âiãûn dung cuía caïc maûng naìy ráút låïn do âiãûn aïp cao vaì chiãöu daìi âæåìng dáy låïn. - Duì coï duìng cuäün dáûp häö quang cuîng khäng giaíi quyãút âæåüc nhæåüc âiãøm cuía maûng âiãûn coï doìng chaûm âáút beï laì khi chaûm âáút 1 pha âiãûn aïp caïc pha coìn laûi tàng lãn bàòng âiãûn aïp dáy, trong khi âoï dæû træî caïch âiãûn cuía caïc maûng âiãûn aïp låïn hån 110KV ráút beï, nãn caïch âiãûn âãø dãù daìng bë choüc thuíng dáùn âãún ngàõn maûch giæîa caïc pha, tàng cæåìng dæû træî caïch âiãûn trong caïc maûng naìy ráút täún keïm. Æu âiãøm cå baín cuía maûng âiãûn trung tênh træûc tiãúp näúi âáút laì laìm cho giaï thaình khê cuû âiãûn vaì caïch âiãûn âæåìng dáy reí hån vç chè cáön chãú taûo våïi âiãûn aïp pha. Tuy váûy maûng âiãûn trung tênh näúi âáút cuîng coï nhæåüc âiãøm sau : - Trung tênh træûc tiãúp näúi âáút thç khi chaûm âáút 1 pha laì ngàõn maûch thiãút bë baío vãû seî càõt maûch âiãûn laìm cho viãûc cung cáúp âiãûn bë ngæng trãû. Tuy nhiãn, thæûc tãú váûn haình chæïng toí ràòng pháön låïn træåìng håüp chaûm âáút 1 pha cuía âæåìng dáy trãn khäng âiãûn aïp låïn hån 1000V chè laì taûm thåìi. Nãn åí Män hoüc: Pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp Nhoïm Nhaì maïy âiãûn - Bäü män Hãû thäúng âiãûn - ÂHBK Âaì Nàông 14 maûng naìy thæåìng duìng thiãút bë tæû âäüng âoïng laûi âãø giaím thåìi gian máút âiãûn cuía caïc häü tiãu thuû âãún mæïc tháúp nháút. - Do doìng âiãûn chaûm âáút 1 pha ráút låïn nãn thiãút bë näúi âáút phæïc taûp vaì âàõt tiãön. - Doìng âiãûn ngàõn maûch 1 pha coï thãø låïn hån doìng âiãûn ngàõn maûch 3 pha. Âãø haûn chãú doìng âiãûn ngàõn maûch 1 pha phaíi tàng âiãûn khaïng thæï tæû khäng bàòng caïch giaím båït säú âiãøm näúi âáút trung tênh trong hãû thäúng âiãûn hoàûc näúi âáút trung tênh qua mäüt âiãûn khaïng nhoí. Læåïi âiãûn trung tênh træûc tiãúp näúi âáút hay näúi âáút qua âiãûn khaïng nhoí (coï âiãûn aïp låïn hån 1000V ) âãöu goüi laì læåïi âiãûn coï doìng âiãûn chaûm âáút låïn (> 500A ). Cáön chuï yï thãm ràòng âäúi våïi caïc maûng âiãûn beï hån 500V âãöu laìm viãûc våïi trung tênh træûc tiãúp näúi âáút khäng phaíi vç nguyãn nhán tiãút kiãûm caïch âiãûn maì âãø âaím baío an toaìn cho ngæåìi. Ngoaìi ra åí maûng âiãûn naìy ngæåìi ta coìn duìng dáy trung tênh âãø láúy âiãûn aïp pha.